【摘 要】
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面心立方结构中熵合金塑性好而强度不足,限制了其作为工程材料的应用。如何平衡材料的强度-塑性一直是研究的热点,固溶强化和析出强化被认为是有效解决策略。Al元素是B2相的重要形成元素,Ti元素是L12相的稳定元素,元素Al和Ti在第二相的形成过程中扮演着不同的角色。为探明元素Al和Ti间的交互作用对析出相的影响,本文以FCC结构的Cr Fe Ni中熵合金为模型合金,从Al和Ti双元素合金化和热处理角度
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面心立方结构中熵合金塑性好而强度不足,限制了其作为工程材料的应用。如何平衡材料的强度-塑性一直是研究的热点,固溶强化和析出强化被认为是有效解决策略。Al元素是B2相的重要形成元素,Ti元素是L12相的稳定元素,元素Al和Ti在第二相的形成过程中扮演着不同的角色。为探明元素Al和Ti间的交互作用对析出相的影响,本文以FCC结构的Cr Fe Ni中熵合金为模型合金,从Al和Ti双元素合金化和热处理角度出发,采用非自耗真空电弧熔炼工艺制备了Alx（Cr Fe Ni）88Ti（12-x）（x=9,8,6,4,3）五元高熵合金,对合金凝固过程和热处理过程中析出相与基体相的微观组织演变进行了讨论。表征了合金的力学性能、电热性能、磁性能和耐腐蚀氧化性能,以期为高熵合金作为功能材料应用探索提供思路。铸态Alx（Cr Fe Ni）88Ti（12-x）合金呈现典型的树枝晶结构,B2相从以BCC相为基体的枝晶组织中析出,L21相主要分布在以FCC相为基体的枝晶间组织中,少量的σ相和Ni3Ti相从FCC相体积分数较大的合金中析出。经长时间退火,合金仍保持着铸态下的树枝晶结构,在枝晶组织中观察到典型的相分离现象,短棒状的FCC相从BCC相中析出。当铸态合金中FCC相体积分数较多时,退火后倾向于形成σ相+Ni3Ti相,FCC相体积分数较少时则会以更稳定L12相脱溶析出。随Ti含量的增加,受固溶强化、细晶强化和第二相析出效应的影响,铸态合金的呈现出强度增强而塑性逐渐变差的趋势,硬度从421 HV增加到了570 HV,屈服强度由1338.13 MPa增加到1707.41 MPa,塑性由45.11%降低到18.71%。退火后合金的力学性能较铸态恶化,仅屈服强度出现了增加,断裂强度和塑性均下降,过量的金属间化合物析出使合金硬度异常增大。Ti元素添加使合金断口形貌由韧性准解离断裂向脆性解离断裂转变,韧窝数量逐渐减少而解离形貌增多。Ti元素恶化了Alx（Cr Fe Ni）88Ti（12-x）合金的耐腐蚀能力,使合金的耗氧腐蚀增强,点蚀现象明显。Alx（Cr Fe Ni）88Ti（12-x）（x=9,8）合金在900℃下的氧化动力学曲线呈抛物线型增长,过量的Ti元素会扩散至合金氧化层,破坏氧化初期形成的致密Cr2O3+Al2O3层,使得合金抗氧化能力降低。铸态Alx（Cr Fe Ni）88Ti（12-x）合金的电阻率与Ti含量成正比,经长时间退火,合金整体的电阻率降低,仍保持铸态下的增长趋势。随Ti含量增加,铸态合金的热导率先增大后减小,均匀化退火可以改善合金的热导率。铸态合金的磁化曲线为亚铁磁性材料,矫顽力随着Ti含量的增加呈现先减小后增加的趋势。退火后合金的内应力得到释放,矫顽力和剩余磁化强度出现了不同程度的降低。该论文有图46幅,表14个,参考文献93篇。
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