AlxCoCrFeNi合金力學(xué)性能的測試與分析.pdf

1、高熵合金是一種全新的合金設(shè)計(jì)理念，研究證明一些高熵合金具有優(yōu)異的性能，如高溫穩(wěn)定性，高強(qiáng)度，卓越的耐蝕性，出色的耐磨性，儲氫性能等，有望在工業(yè)生產(chǎn)和工程應(yīng)用領(lǐng)域廣泛使用。而在材料的工程應(yīng)用中，力學(xué)性能指標(biāo)是非常重要的設(shè)計(jì)參數(shù)。通過對目前高熵合金的研究報道進(jìn)行總結(jié)，發(fā)現(xiàn)高熵合金的室溫高溫力學(xué)行為和變形機(jī)制少有研究。此外，文獻(xiàn)中高熵合金的彈性模量具有很寬的值域，且大多是通過壓縮試驗(yàn)測量的。而測量方法對試驗(yàn)得到的彈性模量值是否有影響，也未見報

2、道。同時，目前還沒有一種理論方法被提出用來計(jì)算或預(yù)測高熵合金的彈性模量值?；谝陨纤伎?，本論文選擇組織結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定，力學(xué)性能優(yōu)良的AlxCoCrFeNi（摩爾比，x=0.15，0.4，0.6，0.8，分別命名為Al0.15，Al0.4，Al0.6，Al0.8）高熵合金體系進(jìn)行了研究。
　　合金鑄態(tài)組織呈典型的樹枝晶形貌，Al0.15和Al0.4為FCC單相固溶體，隨著Al含量繼續(xù)增加，開始出現(xiàn)BCC相，且BCC相的含量隨Al成分的

3、增加而增多，Al0.6和Al0.8為FCC+BCC雙相組織。通過熱力學(xué)計(jì)算和高熵合金固溶體形成法則可判定，本實(shí)驗(yàn)中所用四種成分合金是高熵合金。
　　合金的硬度隨著Al含量的增加而升高，Al0.8的顯微維氏硬度為390.0±5.1HV。壓縮試驗(yàn)表明Al0.15和Al0.4的塑性優(yōu)異。隨Al含量增加，合金屈服強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度顯著提高，Al0.8展現(xiàn)出高達(dá)2.885GPa的抗壓強(qiáng)度，同時還具有21.3％的塑性應(yīng)變量。從斷裂類型來看，Al0

4、.6為準(zhǔn)解理斷裂，Al0.8為解理斷裂。拉伸試驗(yàn)表明Al0.15室溫屈服強(qiáng)度為241.6MPa，抗拉強(qiáng)度達(dá)798.3MPa，斷后伸長率有55.4％。高溫下，Al0.15屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度均降低，但塑性良好。Al0.4室溫抗拉強(qiáng)度達(dá)906.4MPa，隨溫度升高，屈服強(qiáng)度增加，抗拉強(qiáng)度下降，塑性也大大降低。Al0.6屈服強(qiáng)度最高，室溫為470.9MPa，強(qiáng)度和塑性隨溫度升高呈現(xiàn)下降的趨勢。從斷裂機(jī)理看，隨溫度升高，合金從韌性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳?/p>

5、裂，從穿晶斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榇┚?沿晶混合斷裂模式。
　　合金Al含量對彈性模量影響不大，但測試方法影響較大。拉伸和超聲的測試結(jié)果相近，而壓縮試驗(yàn)可能引起較大的偏差和波動。對于AlxCoCrFeNi高熵合金，利用混合法則計(jì)算的彈性模量與拉伸、超聲相近，表明該公式可用于估算高熵合金彈性模量。對報道的彈性模量分析表明，一些報道的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果吻合較好，也有相當(dāng)部分的實(shí)驗(yàn)報道結(jié)果與計(jì)算結(jié)果差距較大，其原因可能在于變形測量不準(zhǔn)確。因此，建議今