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中温轧制及微合金化对CoCrFeNi高熵合金组织与性能的影响

中温轧制及微合金化对CoCrFeNi高熵合金组织与性能的影响

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作者：黄艾婧东南大学

学位级别：硕士

本文研究了室温、中温轧制及al-10er中间合金(er质量分数为10%)的微量添加对CoCrFeNi高熵合金组织和力学性能的影响。采用真空电弧熔炼方法制备CoCrFeNi(al-10er)x高熵合金(x=0、0.01、0.05、0.1)。对CoCrFeNi高熵合金(x=0)分别在室温、... 详细信息

本文研究了室温、中温轧制及al-10er中间合金(er质量分数为10%)的微量添加对CoCrFeNi高熵合金组织和力学性能的影响。采用真空电弧熔炼方法制备CoCrFeNi(al-10er)x高熵合金(x=0、0.01、0.05、0.1)。对CoCrFeNi高熵合金(x=0)分别在室温、500℃、650℃和800℃下进行了轧制,下压变形量为10%、40%、70%;对CoCrFeNi(al-10er)高熵合金(x=0.05)在650℃和800℃下进行了轧制,变形量为50%。使用X射线衍射(XRD)、电子万能试验机、金相显微镜、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电镜(TEM)分析了该合金温轧前后的组织形貌、显微组织及力学性能;探索CoCrFeNi高熵合金在不同轧制条件下的强化机制以及最优轧制工艺参数。主要研究内容如下:研究了室温、中温轧制对CoCrFeNi高熵合金组织和力学性能的影响。结果表明:轧制温度(室温和500-800C中温)和变形量(70%)不能改变CoCrFeNi高熵合金的面心立方结构,合金表现出了良好的相结构稳定性。相比室温轧制,中温轧制后的合金金相组织中滑移带的密度降低,晶粒变形程度增加。均匀化态CoCrFeNi高熵合金在室温进行轧制,变形机制为位错的剧烈交滑移,因而加工硬化效应显著显著;在500℃和650℃进行轧制,合金的软化机制以动态回复为主;在800℃进行轧制,合金的软化机制以动态回复再结晶为主。当轧制温度为800℃、变形量为70%时,CoCrFeNi高熵合金中产生了大量细小的等轴晶,发生了明显的回复再结晶现象,并出现了少量的孪晶。此时材料力学性能最优,屈服强度为700MPa,抗拉强度为734MPa,断后伸长率为22.3%。研究了微合金化对CoCrFeNi高熵合金组织和力学性能的影响。al-10er合金的微量添加并未影响基体合金的相结构。当x=0.05时,CoCrFeNi(al-10er)x高熵合金均匀化态的力学性能比其他不同添加量的合金更加优异,屈服强度和抗拉强度为192MPa和434Mpa,伸长率为54.2%。拉伸断口形貌表明,当x为0、0.01和0.05时,合金断裂方式为韧性断裂。当x为0.1时,断裂方式转变为韧性-脆性断裂。压缩试验结果表明,CoCrFeNi(al-10er)x高熵合金均匀化态下的压缩性能非常优异,压缩比例极限大约为83%,真实抗压强度在2.4GPa以上,真实应变在1.77以上。对CoCrFeNi(al-10er)高熵合金进行800℃、变形量为50%的中温轧制,在出现位错交滑移的同时,发生了动态回复再结晶(不完全再结晶),且有纳米退火孪晶生成,共同决定了合金的强度和塑性,屈服强度和抗拉强度为652MPa和678MPa,断后伸长率为21.8%。组织中再结晶晶粒体积分数相比未添加al-10er的更大,表明al-10er的适量添加能够促进合金在轧制过程中开动回复再结晶。

关键词： CoCrFeNi高熵合金中温轧制微观组织 al-10er中间合金力学性能

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