B和Y的添加对CoCrFeMnNi高熵合金组织与性能的影响

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高熵合金因其具有良好的力学性能和应用价值成为当今研究的热门问题。高熵合金的成分设计以及各元素间的相互作用,一直是高熵合金研究领域的核心问题。因此,研究各元素对高熵合金组织及性能的影响,无论从基础研究的角度考虑还是从应用研究的角度考虑,都具有实际意义。等摩尔比CoCrFeMnNi高熵合金具有单一面心立方相的固溶体结构,具有较为突出的塑性,然而却具有相对较低的强度。因此,本文选取该合金为基体,分别向其中添加单质B、单质Y以及B、Y复合添加,拟通过在基体中生成强化相来提高高熵合金的强度。本文采用水冷铜坩埚非自耗真空电弧炉制备钮扣锭试样,进行XRD分析、扫描电镜(SEM)观察、EDS分析以及压缩力学性能测试。通过对(CoCrFeMnNi)100-x00-x Bx、(CoCrFeMnNi)100-xYx、(CoCrFeMnNi)100-x(B4Y1x三组合金系的相组成,显微组织,成分分布及力学性能进行分析,系统的研究其力学性能与组织结构之间的关系,揭示了B、Y元素对CoCr Fe Mn Ni高熵合金的组织与性能的影响规律。根据实验结果分析,随着B元素含量的增加(原子比为0%-16%),合金中析出面心正交相,且随着合金元素含量的增加,面心正交相体积分数增加,由0.0%逐渐增加至25.2%,合金的压缩屈服强度从256MPa增至730MPa,增幅达185.2%,合金的显微维氏硬度从191.4HV增至482.7HV,增幅达152.2%。随着Y元素含量的增加(原子比为0%-4%),合金中析出六方相,且随着合金元素含量的增加,六方相体积分数增加,由0.0%逐渐增加至23.1%,合金的压缩屈服强度从187MPa增至521MPa,增幅达178.6%,合金的显微维氏硬度从160.3HV增至321.6HV,增幅达100.6%。随着(B4Y1)含量的增加(原子比为0%-8%),合金中析出面心正交相和六方相,且随着合金元素含量的增加,两种新相体积分数增加,合金的压缩屈服强度从178MPa增至714MPa,增幅达301.1%,合金的显微维氏硬度从153.9HV增至330.2HV,增幅达114.5%。向CoCrFeMnNi高熵合金添加B、Y、(B4Y1)元素,随着B、Y、(B4Y1)元素含量的增加,由于B、Y元素固溶在基体中以及基体中生成了较为坚硬的第二相(面心立方相、六方相)而使合金强度、硬度显著提高,其强化机制为固溶强化机制和第二相强化机制。
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