AlCoCrFeNi-(Mo、V)系高熵合金组织及性能研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:love916579208
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
与单主元成分高达40-90%的传统合金相比,高熵合金带来了大量优异的性能。通常情况下,具有简单无序体心立方(BCC)结构的高熵合金强度高但塑性却很差,而具有简单无序面心立方(FCC)结构的高熵合金虽然具有很高的塑性但是强度却很低。其中具有优异塑性的FCC结构的高熵合金虽可以通过强化方式来提高强度,但像热处理、轧制和挤压等工艺过程比较繁琐,形变热处理工艺难以运用。此外,一些工程装备还需要在极端环境下服役,还遭受着一定的腐蚀破坏。因此,为保护机械部件,增加其作为金属合金材料的工程化应用,减少其加工流程,设计铸态下便具有强塑匹配,并且协同一定耐蚀性的双相高熵合金具有重大意义。为此,本课题设计了AlCoCrFeNi-(Mo、V)合金系,通过微量Mo元素和V元素进行合金化改性,对得到的合金进行组织结构、力学性能以及耐蚀性能表征,分析变化机理,得出了以下的结果:(1)研究了AlCoCrFeNi2Mox合金系,主要由FCC、BCC相和σ相构成,且随着Mo元素的添加,σ相体积分数逐渐增多,合金的屈服强度从575.4 MPa增加至958.2MPa,硬度也随之持续增加。综合来看,AlCoCrFeNi2Mo0.2合金压缩力学性能最为优异,其屈服强度、断裂强度和压缩率分别高达720.4 MPa,2699.9 MPa和42.7%。此外,随着Mo元素含量的增大,AlCoCrFeNi2Mox合金的耐蚀性能表现为先增强后减弱的趋势,而其中AlCoCrFeNi2Mo0.2合金的抗腐蚀性能最优,腐蚀电流密度为3.99×10-7A·cm-2。(2)研究了AlCoCrFeNi2Vx合金系,合金主要由FCC和BCC相两类相构成,当V在体系中逐渐增加时,BCC相体积分数逐渐增多,最终析出了σ相。随着V元素含量逐渐增加时,合金的硬度和屈服强度持续增加,其屈服强度从575.4 MPa增加至1027.5MPa。综合分析,AlCoCrFeNi2V0.2合金的压缩性能最为优异,其屈服强度和压缩率分别为818.8 MPa和42.9%,延伸率高达15.2%,与AlCoCrFeNi2Mo0.2合金相比,屈服强度提升了13.6%,其他性能保持不相上下。此外,随着V元素的添加,耐腐蚀性表现为先增强后减弱,即当x=0.2时,合金的腐蚀电流密度最低,腐蚀电流密度为3.97×10-7 A·cm-2,耐蚀性能最优。(3)采用同种元素替换法,设计出的不含Co元素的高熵合金。主要由FCC相和有序BCC(B2)相所构成,当x≤0.2时,合金由条带状的FCC相及类似颗粒状的有序BCC(B2)相所构成,当x≥0.3时,合金中FCC相消失,合金充满了全部的有序BCC(B2)相。当V在体系中逐渐增加时,合金的屈服强度随之增加并从797.7 MPa一直增加至1619.1 MPa。综合来看,Al Cr Fe2Ni2V0.2合金力学性能表现最佳,其屈服强度和压缩率分别为1432.7 MPa和48.2%,此合金的压缩性能优于已经报道的大多数高熵合金。此外,随着V元素含量的增大,Al Cr Fe2Ni2Vx合金的抗腐蚀性能表现为先增强后减弱的趋势,而其中Al Cr Fe2Ni2V0.2合金的耐蚀性能最优,腐蚀电流密度为1.26×10-7A·cm-2。(4)采用同种元素替换法用Fe元素替换Co元素,选择最具有代表性的Al Cr Fe2Ni2V0.2合金与AlCoCrFeNi2V0.2合金作对比可以发现,强度提升了74.9%,压缩应变提升了12.3%,硬度提升了41.1%,耐蚀性能提升了68.2%。该合金具有比替换Co之前合金的力学性能和耐蚀性能更好的特点,整体性能上的优势或具有成为耐蚀高强材料的潜力。
其他文献
偏滤器热沉材料用铜合金需满足高的热导率、良好的力学性能、良好的抗中子辐照性能等要求,目前已有的铜合金均无法满足下一代聚变堆的服役要求,目前最合适的DS-Cu备选材料是美国SCM公司的Glidcop Al25,但是内氧化法制备工艺复杂、成本高。本工作基于未来聚变堆热沉材料的性能需求,发展了一种有规模化制备潜力的,具有高热导率、较高的室温/高温力学强度、兼具弥散强化和沉淀强化两种强化方式的新型铜合金,
学位
随着全球环境的日益恶化和资源短缺现象的日益严重,节能减排已经受到越来越多的重视。轻量化材料的使用作为节约能源和减少温室气体排放方式的一种,已经受到各国政府越来越多的重视。镁合金和碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)分别是目前工业领域最轻的金属工程结构材料和应用前景最好的复合材料,二者的连接能够充分发挥材料物尽其用的优势,但是二者由于巨大的物理化学性质差异难以通过普通的连接方法建立起可靠的连接,因此
学位
目的 分析集束化护理对结肠镜检查患者肠道准备、舒适度和满意度的影响。方法 选取2018年1月至2020年1月于解放军总医院第六医学中心进行结肠镜检查的92例门诊患者为研究对象,按照数字表法随机分为对照组和试验组,每组46例,对照组患者予常规护理,试验组患者在常规护理的基础上予集束化护理。对比2组患者的生命体征指标(呼吸频率、心率、平均动脉压)、应激反应(肾上腺素、去甲肾上腺素、皮质醇)水平、Bos
期刊
高弹Cu-Ni-Sn合金具有高强度、优良的耐磨耐蚀性、抗应力松弛性以及导电性的特点,被广泛的应用于航空航天、机械精密仪器制造和电子工业等领域中。但Cu-Ni-Sn合金存在铸造过程中产生严重的反偏析以及长时间低温时效时易形成不连续析出相的问题,严重影响合金的力学性能。对于以上问题,成分优化设计是一个良好的解决途径。然而研究的过程中,始终面临着析出相尺寸过小,无法得到准确的析出相和基体成分反馈的问题。
学位
颗粒增强复合材料因其具有低成本、高性能等特点,是目前应用范围广、应用前景好的一类复合材料。铜基复合材料不仅保持了基体较优的导热导电性能,而且还具有良好的综合力学性能,目前被广泛地应用于电子、汽车、航空航天、机械等领域。但是传统的陶瓷增强相与基体之间的湿润性差,二者之间的热膨胀系数差异较大,在界面处容易生成缺陷,影响复合材料的性能。高熵合金作为一种具有潜力的新型合金,因其特有的“四大核心效应”进而表
学位
7xxx系铝合金因具有高强度、高模量和低密度的特点在航空航天领域有着广泛的应用,但是其抗腐蚀性能不够理想,严重制约着该系列合金的安全使用。微合金化技术是提升7xxx系铝合金的耐腐蚀性能的重要手段。其中,Sc的效果最为明显,但其价格昂贵,难以在工业生产中广泛应用。Er价格低廉,在铝合金中的作用机理与Sc相似,被视为Sc的理想替代品。目前,关于Er元素的研究主要集中在Er在7xxx系合金中析出初生或次
学位
随着集成电路(Integrated Circuit,IC)制造与电子封装技术的不断创新发展,市场对电子产品的微型化、低成本、多功能、便携式以及可靠性的要求不断提高,IC的特征尺寸已经进入纳米级。用于连接IC芯片和封装基板的焊点是封装互连结构的重要组成部分,主要起到电连接、机械连接及散热的作用。由于电子产品对封装密度与性能的要求越来越高,互连焊点也在逐步向微型化转变。电子产品在服役时,因电流作用而使
学位
汉语言文学是传承中国传统文化的重要载体,随着全球一体化时代的发展,越来越多的人学习汉语,同时对于汉语言文学也有了更多的关注。汉语言文学的审美理念别具一格,语言应用和意境营造是汉语言文学创作中的重要内容,具有重要的现实意义与价值。文章以汉语言文学的特性为切入点,简单分析汉语言文学的语言意境及汉语言文学中语言应用现存的部分问题,并提出提高汉语言文学中语言应用及意境营造水平的策略。
期刊
丁腈橡胶(NBR)由于具有良好的耐油性而广泛应用于密封制品、胶管、胶带、胶辊等耐油橡胶制品,在化工、汽车、航空航天等领域扮演十分重要的角色,但丁腈橡胶的力学性能与低温柔性较差限制其应用,因此将具有较好力学性能、耐油性与耐低温性能的热塑性聚氨酯(TPU)与NBR共混,并对NBR的补强填料炭黑(CB)进行改性,进一步提高NBR/TPU复合材料的性能,拓宽NBR的应用领域,具有非常重要的实际意义。本文采
学位
准晶、非晶材料与常见的晶体材料不同,准晶不具备普通晶体的常规对称性(2、3、4、6次对称),非晶不具备长程有序的原子排列,因此准晶与非晶展现出一些独特的性质。准晶材料是一类特殊的金属间化合物,兼具硬度高、摩擦系数小、耐磨损、耐腐蚀、表面能低等特性,在不粘、自润滑、隔热等方面有着十分广阔的应用前景。非晶材料由于没有晶界、位错等明显缺陷,在不粘、耐腐蚀、自润滑等方面有着良好的表现。同时,这两种材料也存
学位