鍛造和軋制對CoCrFeNiMn五元高熵合金組織結構和力學性能的影響.pdf

1、高熵合金作為一種新型合金，突破了傳統(tǒng)合金以一種或者兩種元素為基的成分設計，以5種以上元素混合制成，其中每種元素原子百分比都在5％到35％之間。由于其本身特有的高熵效應，此類合金可形成簡單的FCC或BCC結構，從而擁有很多傳統(tǒng)合金不具備的良好性能，隨著高熵合金研究的日趨成熟，將會有越來越多的高熵合金有望進入工業(yè)化生產(chǎn)從而得到應用。
　　本實驗選用Co、 Cr、Fe、Ni、Mn五種元素按照20∶26∶20∶14∶20的原子比配比，制備

2、出了以FCC為主要結構的高熵合金，并對其結構和性能進行詳細的研究;通過固溶、熱鍛造、軋制等工藝改變合金內部微觀組織性能，并進一步研究各種工藝條件對合金的組織和力學性能的影響。
　　CoCrFeNiMn合金通過電弧熔煉小錠，然后再用感應熔煉制成大錠。經(jīng)過熱鍛造加工和室溫冷軋，軋制后變形量為40％，腐蝕溶液為酒精稀釋的王水，之后采用XRD、SEM等分析方法分析鑄態(tài)、鍛造態(tài)和軋制態(tài)三種不同狀態(tài)的合金金相結構和組織形貌，并進行了拉伸試驗、

3、顯微硬度等不同機械性能的分析測試，研究結果表明:
　　1.CoCrFeNiMn高熵合金的相結構不僅具有面心立方的固溶體基本結構，還有少量針狀的第二相，該相組成為Cr2Mn，該相在合金中穩(wěn)定存在。
　　2.鑄態(tài)時的高熵合金呈現(xiàn)較好的強度和塑性。在低溫條件下斷裂強度隨著溫度的降低而升高，常溫時合金的斷裂強度為403MPa，而在-196℃時候斷裂強倍達到867MPa;高溫條件下隨著溫度的升高材料的強度和韌性都下降，從斷口處可以看出

4、，材料的斷裂形式發(fā)生了變化:材料在拉伸的過程中發(fā)生不同程度的韌性斷裂。低溫下拉伸性能較好，700℃和800℃時韌窩變非常淺，延伸率明顯下降。
　　3.變形前后合金均為面心立方固溶體結構，材料并沒有發(fā)生相轉變。鑄態(tài)合金為典型的樹枝晶組織特征，冷變形后合金組織晶粒和枝晶間距離都變小，有助于材料強度的提高。
　　4.室溫狀態(tài)下CoCrFeNiMn五元高熵合金具體性能:鑄態(tài)顯微硬度190HV，斷裂強度403Mpa，伸長率為65％;鍛