Al-Co-Cr-Fe-Mn-Ni-C系高熵合金组织及性能的研究

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1、密级公开分类号TG14XI’ANTECHNOLOGICALUNIVERSITYUNIVERSITY硕士学位论文UNIVERSITY题目:Al-Co-Cr-Fe-Mn-Ni-C系高熵合金组织及性能的研究作者：程一丹指导教师：要玉宏副教授申请学位学科：材料加工工程2018年5月6日Al-Co-Cr-Fe-Mn-Ni-C系高熵合金组织及性能的研究学科：材料加工工程研究生签字：指导教师签字：摘要高熵合金是指通常由5到13种主元构成，且每种元素的原子百分比含量一般在5%到35%之间的新型合金，因其具有一些传统合金所无法比拟的优异性能，如高强度、高硬度、高耐磨耐腐蚀性

2、、高热阻等，而成为在材料科学和凝聚态物理领域中继大块非晶合金之后一个新的研究热点。本文通过真空电弧熔炼法制备了Al0.3CoCrFeMnxNi、Al0.5CoCrFeMnxNi、AlCoCrFeMnxNi和Al0.5CoFeMnxNiC0.1(x=0、0.3、0.6)系高熵合金，并对前三系合金进行900℃+72h的退火处理，然后通过X射线衍射、扫描电镜、显微硬度仪以及拉伸试验等研究了退火前后Al-Co-Cr-Fe-Ni系高熵合金的显微组织和力学性能，并就Mn元素对Al-Co-Cr-Fe-Ni-C系高熵合金组织和性能的影响进行了探讨，得出了如下结论：随着Mn

3、元素含量的增加，铸态Al0.3CoCrFeMnxNi合金的显微组织由胞状晶转变为柱状晶，但仍为单一FCC结构。由于Mn元素含量的增加造成大尺寸Al原子相对量减少，晶格畸变程度减轻，合金的显微硬度降低。退火处理会使Al0.3CoCrFeNi合金中析出短针状的BCC相，从而引起合金硬度的增加，但是Mn元素的添加会造成退火态Al0.3CoCrFeMnxNi合金中BCC相数量的减少，合金的硬度降低。铸态Al0.5CoCrFeMnxNi合金显微组织为基体FCC相和枝晶间调幅分解形成的富含Al-Ni的BCC相，随着Mn元素的加入，使得枝晶间的调幅分解被破坏，并出现了F

4、CC相，合金的硬度也随之降低。经退火处理后，Al0.5CoCrFeMnxNi合金中BCC相的含量增加，枝晶间的调幅结构消失，且FCC相的数量随着Mn元素含量的增加而增加，合金的显微硬度逐渐降低。加入Mn元素会使铸态AlCoCrFeMnxNi合金中的花瓣状组织逐渐消失，调幅结构形貌发生变化，合金的硬度降低；退火处理后，AlCoCrFeMnxNi合金中出现了大量硬脆σ相且出现的少量FCC相的体积分数随Mn元素的含量的增加而增多，合金的硬度逐渐降低。Al0.5CoFeMnxNiC0.1系高熵合金中BCC相随着Mn含量的增加逐渐向FCC2相转变，从而导致合金的硬度

5、和抗拉强度逐渐降低，塑性逐渐升高，当x=0.6时，表现出优良的综合性能。关键词：高熵合金；退火处理；调幅结构；AlNi金属间化合物；显微硬度StudyonAl-Co-Cr-Fe-Mn-Ni-CHigh-entropyAlloysinAs-CastandAnnealedPhaseDiscipline:MaterialprocessingengineeringStudentSignature:SupervisorSignature:AbstractHighentropyalloyisanewtypeofalloy,whichiscomposedof5to13k

6、indsofmainelement,andtheatomicpercentageofeachelementisgenerally5%to35%.Ithasbecomeanewresearchhotspotafterbulkamorphousalloysinmaterialsscienceandcondensedmatterphysicsbecauseofitsexcellentperformance,suchashighstrength,highhardness,highwearresistance,corrosionresistance,highheat

7、resistanceandsoon.Inthispaper,Al0.3CoCrFeMnxNi,Al0.5CoCrFeMnxNi,Al0.5CoFeMnxNiC0.1andAlCoCrFeMnxNi(x=0,0.3,0.6)hadbeenpreparedbyvacuumarcmelting,andthefirstthreeseriesalloyswereannealedat900℃for72hours.ThemicrostructureandmechanicalpropertiesofAl-Co-Cr-Fe-Ni-Chighentropyalloysbefo

8、reandafterannealingwereanalyzedby