高熵合金增强Cu基复合材料的研究

来源 :西安工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:haiyang1979
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铜基复合材料广泛应用于航空、航天、军事及火箭发动机等领域,而高熵合金是最近发展起来的具有高强度、高硬度及耐高温稳定性能的一种新型合金。为了了解高熵合金/Cu复合材料的性能,本文采用电弧熔炼法和机械合金化法制备AlFeCrCoNi高熵合金强化相,采用粉末冶金法制备高熵合金/Cu复合材料。借助金相显微镜、扫描电镜、硬度测试以及压缩试验等,研究了高熵合金制粉工艺及烧结工艺对高熵合金/Cu复合材料组织与性能的影响,得出主要结论如下:球料比为10:1,转速为300r/min,真空氩气氛保护不锈钢球磨罐内,正庚烷作为过程控制剂,球磨18h后,形成BCC体系的AlFeCrCoNi高熵合金,其晶粒尺寸为58A。对其800℃退火1h、1.5h和2h后随炉冷却发现,退火保温时间对合金的晶体结构和物相没有影响。通过电弧熔炼法制备的AlFeCrCoNi高熵合金,晶格常数为a=b=c=2.877,熔点为1384.3℃,压缩屈服强度为1290MPa,压缩断裂强度为2310MPa,断口形貌为解理台阶和河流花样,断裂机理为解理断裂。800℃退火后形成了BCC1相、BCC2相和HCP相。随着AlFeCrCoNi高熵合金强化相含量的增加,Cu基复合材料的致密度降低,电导率降低,硬度增大,抗压强度先增大后减小。随着烧结温度、烧结压强的增加,Cu基复合材料的致密度、硬度、抗压强度均增加,但电导率却有所下降。用350r/min的速度球磨74h(转12min停6min)所制备的高熵合金通过细小粒度选择后作为强化相,强化相20%的复合材料冷压150KN保压6min,热压烧结在973K、100MPa时保温保压2h后,其综合性能最优。电弧熔炼法制备的AlFeCrCoNi高熵合金,线切割成薄片之后,球料比为40:1,转速为400 r/min,球磨20h时制备成1-5μm的细小颗粒。以其为强化相,制备Cu-20wt.%AlFeCrCoNi复合材料,在973K,100MPa烧结1h后水冷,其压缩屈服强度为310 MPa,与纯铜相比增加了1.38倍,同时压缩率达到了60%以上。
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