【摘 要】
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随着航空航天以及船舶领域的发展,为了追求更高的工作效率,涡轮发动机的叶片与转子等部件对材料的耐热软化性能提出了更高的要求。传统高温合金已不能满足上述需求,亟需开发出新型的具有优良高温性能的合金体系。难熔高熵合金是主要由难熔元素组成的高熵合金体系,具有优异的耐热软化性,但由于组成元素密度高,导致比强度低,且高温抗氧化性较差。本研究通过合金设计判据开发出MoNbVTax系难熔高熵合金,并通过低密度Al
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随着航空航天以及船舶领域的发展,为了追求更高的工作效率,涡轮发动机的叶片与转子等部件对材料的耐热软化性能提出了更高的要求。传统高温合金已不能满足上述需求,亟需开发出新型的具有优良高温性能的合金体系。难熔高熵合金是主要由难熔元素组成的高熵合金体系,具有优异的耐热软化性,但由于组成元素密度高,导致比强度低,且高温抗氧化性较差。本研究通过合金设计判据开发出MoNbVTax系难熔高熵合金,并通过低密度Al的宏合金化,进一步提高其比强度。本文通过真空电弧熔炼法制备MoNbVTax与MoNbVTa0.5Alx（x=0,0.3,0.5,0.7,1,x表示相对原子比）难熔高熵合金材料,研究不同的元素含量对合金材料组织与性能的影响,以及热处理工艺对合金材料的组织与性能的影响。研究了MoNbVTax难熔高熵合金的制备工艺以及不同Ta含量下合金组织与性能的演化规律。MoNbVTax难熔高熵合金表现出优异的高温强度与耐热软化性。其中,MoNbVTa0.5合金具有最佳的高温性能,其在变形温度为1200℃时仍保持高达697MPa的屈服强度以及32.4%以上的高温流变性。随着Ta含量的增加,合金在800℃下的抗氧化性不断提高。随后,研究了热处理温度与时间对MoNbVTa0.5合金的组织与力学性能的影响。随着退火温度升高,合金组织的成分偏析程度不断降低,最后趋于成分均匀的固溶体组织,有效提高了合金的强度与塑性。但高退火温度下会析出富（Nb,Ta）相显著地损害了合金的塑性。因此,合金的最佳均匀化热处理条件为1300℃下保温24h。在此基础上,又进一步研究了MoNbVTa0.5Alx难熔高熵合金的制备工艺以及不同Al含量下合金组织与性能的演化规律。Al的合金化显著提升了材料的屈服强度,然而此强化作用在1200℃时被显著削弱。Al本可有效提高合金的抗氧化性,但由于Al较大的热膨胀系数导致合金材料过早开裂,一定程度上削弱了合金的抗氧化性。
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