论文部分内容阅读
铸态下Al0.2CoCrFeNi高熵合金为单相面心固溶体结构,具有高的加工硬化能力和高温稳定性等优异的综合性能。然而相对较高的材料成本会限制其多领域的使用。通过添加低价Fe元素,设计了Al0.2CoCrFe2Ni高熵合金。计算其混合熵,混合焓,原子半径差等参量,预测该合金的晶体结构,研究该合金铸态下的显微组织和力学性能并对其进行80%轧制。随后对80%轧制的高熵合金进行热处理,研究不同退火温度下,合金显微组织和力学性能的变化。用JMAK方程对合金再结晶分数进行拟合,最终计算出合金的再结晶激活能。1.利用混合熵,混合焓,原子半径差,平衡价电子数等参量设计了一种单相FCC固溶体结构的合金。使用XRD衍射仪测得该合金铸态下的晶体结构为单相FCC结构与设计值相符。该合金铸态下为粗大的树枝晶组织,组织中成分分布相对均匀,不存在明显的偏析现象。铸态合金具有优异的塑性,塑性可达46%,但硬度只有120HV,抗拉强度只有310Mpa。由应力应变曲线可知其具有较大的弹性模量和优异的均匀塑性变形能力。由Hollomon方程得到其应变硬化指数值n=0.5,表明该铸态合金能够承受较大的塑性变形而不开裂。2.80%轧制Al0.2CoCrFe2Ni高熵合金分别在700°C,800°C,900°C,1000°C退火一小时,发现轧制和热处理后该合金仍保持单相FCC固溶体结构,但80%轧制后晶体的衍射峰发生了宽化,并且产生了较大的位错密度(ρ=0.021nm-2)。使用EBSD技术测得该合金在轧制和退火后的晶粒取向分布,发现轧制后存在较大的（111）织构,退火处理的样品织构强度发生了弱化,并在800℃退火1h获得完全再结晶。轧制态的合金形成较高的强度（1005Mpa）,但塑性（10%）较低。随着退火温度的升高,该合金强度逐渐降低,塑性相应增加。在700°C退火时获得良好的综合力学性能,其屈服强度为640 Mpa,断后延伸率为25%。3.使用金相显微镜观察Al0.2CoCrFe2Ni合金在700°C,800°C,900°C退火时,不同退火时间下的显微组织变化,在不同的退火温度下该合金具有相似的再结晶规律。在700℃退火时合金需要较长的退火时间获得完全再结晶。随着退火温度的提高,合金获得完全再结晶的时间缩短,在900℃退火30min获得完全再结晶。该合金表现出高的再结晶温度和低温下相对较长的再结晶时间。使用维氏显微硬度计测量不同热处理条件下的样品硬度值。随着退火时间的增加,该合金在不同退火温度下的硬度变化具有相同的规律,及首先硬度值快速降低,随后趋于平缓。且在900°C退火时,硬度值降低程度较大,主要是该温度下合金率先完成再结晶并发生晶粒的长大。利用硬度值法表征该合金的再结晶率,其形状为S形。并利用JMAK方程分别计算该合金Avrami指数n和再结晶激活能。发现该合金三个温度下的Avrami指数n小于1,较小的n值主要与该合金再结晶时不均匀形核和长大有关。该合金再结晶激活能值为420.13KJ/mol,较大的激活能与合金原始晶粒尺寸较大和退火过程中的弥散相有关。