【摘 要】
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AlCoNiCrFe系高熵合金是研究较为多的合金体系,本身韧性好,但强度较低,限制了其使用,而添加元素是合金强化的一种重要方式。C元素有着较小的原子半径,是一种重要的间隙元素,在传统合金中加入C元素能显著提升合金的强度。Nb元素有着较大的原子半径,而且Nb元素对合金的耐腐蚀性有着良好的提升作用。研究表明:在高熵合金中引入C元素或Nb元素能够加剧合金的晶格畸变,晶格畸变能强化合金的力学性能,而且加入
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AlCoNiCrFe系高熵合金是研究较为多的合金体系,本身韧性好,但强度较低,限制了其使用,而添加元素是合金强化的一种重要方式。C元素有着较小的原子半径,是一种重要的间隙元素,在传统合金中加入C元素能显著提升合金的强度。Nb元素有着较大的原子半径,而且Nb元素对合金的耐腐蚀性有着良好的提升作用。研究表明:在高熵合金中引入C元素或Nb元素能够加剧合金的晶格畸变,晶格畸变能强化合金的力学性能,而且加入C或Nb能在组织中产生第二相,对高熵合金的力学性能也能产生重要影响。因此本文设计Al0.5Co0.5NiCrFe为基础成分,分别制备不同C含量的Al0.5Co0.5NiCrFeCx（x=0、0.025、0.05、0.075、0.1）高熵合金与不同Nb含量的Al0.5Co0.5NiCrFe Nbx（x=0、0.2、0.4、0.6、0.8）高熵合金。计算出各高熵合金组分的混合焓、混合熵和原子尺寸差参数的值,并综合二因素判定原则与三因素判定原则对高熵合金的相形成进行预测。对Al0.5Co0.5NiCrF e Cx和Al0.5Co0.5NiCrFe Nbx高熵合金的组织结构、硬度、耐磨性、耐腐蚀性和高温抗氧化性进行探讨,得出的结论如下:（1）经二因素判定原则与三因素判定原则,在Al0.5Co0.5NiCrFeCx高熵合金中,C元素含量在0、0.025和0.05时,高熵合金在固溶体的形成范围内,C元素含量在0.075和0.1时,所形成的相结构中有中间相生成。XRD测试发现,Al0.5Co0.5NiCrFeCx高熵合金涂层由FCC固溶体构成。Al0.5Co0.5NiCrFeCx高熵合金涂层的显微组织由树枝晶和碳化物构成。硬度最高的Al0.5Co0.5NiCrFeC0.1高熵合金涂层平均硬度为383.2HV0.5。Al0.5Co0.5NiCrF e C0.1高熵合金涂层的耐磨性最佳。在0.5mol/L的H2SO4溶液中,随C含量增加,Al0.5Co0.5NiCrFeCx高熵合金的耐腐蚀性先增强后减弱,最佳耐腐蚀性组分为Al0.5Co0.5NiCrFeC0.05。在950℃氧化100h,Al0.5Co0.5NiCrFeCx高熵合金单位面积增重量随C含量升高依次为9.05mg/cm~2、4.91 mg/cm~2、3.2mg/cm~2、4.22mg/cm~2、6.49mg/cm~2,Al0.5Co0.5NiCrFeC0.05高熵合金涂层的高温抗氧化性最好。（2）经二因素判定原则与三因素判定原则,在Al0.5Co0.5NiCrFe Nbx高熵合金中,Nb元素含量在0.2、0.4和0.6时,高熵合金在固溶体形成范围内,Nb元素含量在0.8时,所形成的相结构中有中间相生成。XRD测试发现,Al0.5Co0.5NiCrFe Nbx高熵合金涂层由FCC固溶体和富Nb的Laves相组成。Al0.5Co0.5NiCrFe Nbx高熵合金涂层显微组织由树枝晶和第二相构成。硬度最高的Al0.5Co0.5NiCrFe Nb0.8高熵合金涂层的平均硬度为553.4HV0.5。A l0.5Co0.5NiCrFe Nb0.8高熵合金涂层的耐磨性也是最好的。在0.5mol/L的H2SO4溶液中,随着Nb含量的增加,Al0.5Co0.5NiCrFe Nbx高熵合金涂层的耐蚀性先增强后减弱,Al0.5Co0.5N i Cr Fe Nb0.2自腐蚀电流密度比不含Nb高熵合金低了三倍多,有较好的耐腐蚀性。在950℃氧化100h,Al0.5Co0.5NiCrFe Nbx高熵合金单位面积氧化增量随Nb含量升高依次是9.05mg/cm~2、3.48 mg/cm~2、2.32mg/cm~2、4.38mg/cm~2和11.9mg/cm~2,高温抗氧化性最好的为Al0.5Co0.5NiCrFe Nb0.4。该论文有图46幅,表18个,参考文献95篇。
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