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多主元高熵合金打破了以一种合金元素为基的传统合金设计模式,可以通过合金成分优化设计,获得高强度、高硬度、耐高温蠕变、耐高温氧化、耐腐蚀和高电阻率等优异的性能组合。本文推导了多主元高熵合金及其复合材料的热力学形成判据,对典型的多主元高熵合金体系FeCrCoNiCuAl和原位自生TiC颗粒增强的FeCrCoNiCuAl基复合材料的反应动力学进行了研究,对原位自生TiC颗粒的形成机制进行初探,揭示了多主元高熵合金及其复合材料的形成规律。迄今为止高熵合金的研究大多局限于工艺及性能的研究,而偏于理论性的研究很少见诸文献。高熵合金形成的三条经验性法则,即组元数大于5元;各组元最大原子半径差小于12%;混合焓在10至-40KJ/mol也并非严格的理论推导。结合热力学基础理论和实验总结,本文推导出了n个纯物质组元形成固溶体型高熵合金热力学形成判据、形成固溶体纳米析出相型高熵合金的热力学形成判据以及形成原位自生TiC颗粒增强的高熵合金基复合材料的热力学形成判据。本文应用推导出的热力学判据公式对实际体系进行了热力学计算并佐以实验验证,最终证明了所推导的热力学形成判据的正确性。本文应用热分析和XRD相分析相结合的方法对Fe-Cr-Co-Ni-Cu-Al体系和FeCrCoNiCuAl-Ti-C体系的反应动力学进行了研究。Fe-Cr-Co-Ni-Cu-Al体系的熔点在1350℃左右,FeCrCoNiCuAl-Ti-C体系内TiC大量生成的温度约为1026℃。本文给出了原位TiC颗粒的形成机制,并建立了原位合成TiC的动力学模型。原位TiC增强颗粒在合金液态时的形成机制为:首先活性Ti原子包围C原子,溶入合金中的Ti与C在碳原子表面形成一复杂的反应中间层,随着温度升高反应进行,Ti原子和C原子不断减少,生成的TiC颗粒不断弥散分布于熔体中。在必要假设的条件下推出TiC颗粒的反应速率动力学方程,影响反应速度的主要因素为:扩散系数、Ti熔体在合金中的初始浓度、体系温度、C颗粒大小以及扩散中间层的厚度。