【摘 要】
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高熵合金是一种多种元素组成,且每种组元的原子比不超过35%的新型合金材料,B元素在高熵合金中能起到显著的固溶强化效果逐渐被人们研究,然而其在合金中易于形成脆性硼化物析
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高熵合金是一种多种元素组成,且每种组元的原子比不超过35%的新型合金材料,B元素在高熵合金中能起到显著的固溶强化效果逐渐被人们研究,然而其在合金中易于形成脆性硼化物析出相从而对合金塑性产生不利影响。本文采用电弧熔炼技术制备了多种体系高熵合金。采用X射线衍射仪、扫描电、显微硬度计以及纳米压痕等设备,从高熵效应、Al元素含量以及添加稀土钇元素角度出发,探究其对含硼高熵合金组织结构以及硼化物析出形态影响。实验结果表明:硼在合金中主要以固溶体和硼化物形式存在,合金为典型的树枝晶形貌,硼化物呈条片状在枝晶间析出,合金熵值随着主元数的增加而增加,合金结构趋于简单,合金中的σ相和硼化物析出量逐渐减少,逐渐转变为细小的硼化物近似均匀分布在基体上,起到第二相强化和弥散强化作用;合金中存在一定的成分偏析,Cr元素主要以M2B型硼化物析出,Ni、Cu、Al等元素主要存在树枝晶内。FeCoNiCrAlxCu0.7B0.3合金主要由FCC和BCC固溶体为主。随着Al元素的的增加,合金中面心立方(FCC)相衍射峰降低,体心立方(BCC)相衍射峰增强。合金中的析出相随体系熵值的增加先减小后增加,Al含量为1.0时最小;B原子的添加能显著推迟面心立方(FCC)相的转变;体心立方(BCC)相的转变以及硼化物的析出能显著提升合金的硬度,但降低合金塑性和断裂韧性;纳米压痕结果与宏观力学性能基本吻合。高温退火后合金中析出相有不同程度溶解球化趋势,体心立方体系合金硬度不降反而略有上升,合金的断裂韧性提高。合金中添加稀土钇后,合金主要由树枝晶和晶间析出物组成,合金存在明显的成分偏析;稀土钇主要偏聚在树枝晶间,能一定程度细化树枝晶,抑制析出相的产生,提高合金的强度和塑性。
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