AlxCoCrFeNi體系高熵合金室溫納米壓入力學(xué)行為研究.pdf

1、高熵合金是由多種具有晶格結(jié)構(gòu)的元素（其中每種主要元素都具有較高的原子百分比，約為35％~50%）組合而成的新型合金材料。因具有較高的熵值和固溶強(qiáng)化效應(yīng)，其力學(xué)性能優(yōu)于傳統(tǒng)合金。高熵合金廣泛應(yīng)用在許多領(lǐng)域，例如常被用作高溫環(huán)境下的涂層材料。因此，研究高熵合金的塑性變形機(jī)理具有重要的工程應(yīng)用背景和科學(xué)意義。
　　采用納米壓痕實(shí)驗(yàn)研究AlCoCrFeNi高熵合金室溫下的力學(xué)行為。該納米壓痕實(shí)驗(yàn)采用連續(xù)剛度法研究了4種不同的壓入應(yīng)變率Al

2、CoCrFeNi高熵合金的納米壓痕變形行為。結(jié)果表明，AlCoCrFeNi高熵合金的蠕變變形行為依賴于應(yīng)變率。壓痕原位掃描圖顯示，在壓頭周圍的實(shí)驗(yàn)表明沿壓頭表面向上隆起，其位置高于初始試件表面，呈現(xiàn)壓入凸起現(xiàn)象，表明壓頭壓入的位置產(chǎn)生了嚴(yán)重的局部塑性變形。在不同壓入應(yīng)變率下，其彈性模量基本上保持不變，硬度值由于壓痕尺寸效應(yīng)隨著壓入深度的增大而下降。研究了AlxCoCrFeNi高熵合金中3種不同鋁元素含量對(duì)其力學(xué)行為的影響。結(jié)果表明，當(dāng)x

3、=1的AlCoCrFeNi高熵合金的彈性模量和硬度均大于鋁元素含量為x=0.3,0.5的AlxCoCrFeNi高熵合金的彈性模量和硬度。
　　采用 X射線衍射圖譜對(duì) Al0.75CoCrFeNi高熵合金的微觀組織進(jìn)行表征。Al0.75CoCrFeNi高熵合金的微觀結(jié)構(gòu)由面心立方（FCC）固溶體，和體心立方結(jié)構(gòu)（BCC）固溶體兩相組成。采用納米壓痕實(shí)驗(yàn)對(duì)Al0.75CoCrFeNi高熵合金兩相的微/納米力學(xué)行為進(jìn)行研究，結(jié)果表明FC

4、C相和BCC相的接觸模量和硬度隨著最大壓入載荷增大而隨著壓入載荷的增大而增大，在Pmax=10mN時(shí)達(dá)到最大值，之后趨于穩(wěn)定。FCC相的彈性模量大于BCC相的彈性模量，而BCC相的硬度值則大于FCC相的硬度值。FCC相和BCC相的消散塑性能隨著最大壓入載荷的增大而增大。消散塑性能與壓入載荷P之間呈現(xiàn)出冪律變化關(guān)系。在相同的壓入載荷作用下，F(xiàn)CC相晶胞區(qū)域的消散塑性能比BCC相晶胞區(qū)域的消散塑性能高。
　　采用數(shù)值模擬和反分析法相結(jié)