熱處理對FeCoNiAlxCr系和FexCoNiCuCr系高熵合金組織性能的影響.pdf

1、高熵合金的設(shè)計理念為:合金由五種或五種以上主要元素組成，每種元素的原子比在5％-35％之間。打破了傳統(tǒng)合金以一種或者兩種主要元素的限制。由于存在高熵效應(yīng)，高熵合金的組織結(jié)構(gòu)性能都有別于傳統(tǒng)合金。
　　本文應(yīng)用電弧熔煉法制備了FeCoNiAlxCr(x=0.3、0.5、0.8、1.0、1.5)系和FexCoNiCuCr(x=0.2、0.5、0.8、1.0、2.0)系高熵合金。樣品在不同溫度下(400℃、600℃、800℃、1000℃

2、、1200℃)保溫5h后，分別以隨爐冷和水淬兩種方式進行冷卻。同時運用XRD、OM、SEM、TEM及DSC等手段對高熵合金進行組織結(jié)構(gòu)分析，并對合金進行硬度、壓縮性能測試，以研究熱處理對FeCoNiAlxCr系和FexCoNiCuCr系高熵合金組織性能的影響，得到的主要結(jié)論如下：
　　隨著Al含量的增加，F(xiàn)eCoNiAlxCr中bcc相含量增多，合金經(jīng)歷了fcc→fcc+bcc→bcc的轉(zhuǎn)變。合金組織從最初始界限不明顯的fcc組織

3、轉(zhuǎn)換到典型的枝晶組織再過渡到等軸晶加枝晶組織。在x=0.5、0.8和1.0三種合金的組織中發(fā)現(xiàn)了均勻析出的有序bcc納米粒子。隨Al含量的增加合金的強度、硬度都明顯增加。
　　FeCoNiAl0.3Cr熱處理后依然保持fcc結(jié)構(gòu)。400-600℃熱處理后，合金微觀組織未發(fā)生明顯變化。溫度提升到800-1000℃后，合金中出現(xiàn)富Al、Ni的團絮狀組織，1200℃熱處理后，合金為單相fcc相。熱處理后合金的強度明顯增加，塑性很好。

4、r>　　FeCoNiAl0.5Cr合金熱處理后保持為bcc+fcc結(jié)構(gòu)，微觀組織依然為典型枝晶組織。合金中fcc相的比例隨熱處理溫度增加而增加。400-600℃熱處理后，合金組織未發(fā)生明顯改變，但強度、硬度有所上升。800℃熱處理后，合金枝晶組織中析出大量針狀相，形成針狀組織層，強度、硬度達到最高。1000℃熱處理后，合金晶間調(diào)幅組織聚集長大，強度、硬度開始下降。1200℃熱處理后，合金為簡單枝晶組織，爐冷樣品晶間析出球狀的納米粒子。<

5、br>　　熱處理后FeCoNiAl0.8Cr保持為bcc+fcc結(jié)構(gòu)，微觀組織為纖維狀組織和調(diào)幅組織。隨著熱處理溫度的升高，合金中的fcc相增加。400℃和600℃熱處理后，合金組織、強度、硬度未發(fā)生明顯變化。800℃和1000℃時合金的纖維組織尺寸增大，合金的強度、硬度有所下降。1200℃熱處理后，合金中的纖維組織尺寸變?yōu)樵瓉淼氖蹲笥?，且爐冷樣品在纖維間基體中出現(xiàn)調(diào)幅組織。
　　FeCoNiAl1.0Cr合金在600℃以下熱處

6、理后為bcc結(jié)構(gòu)，顯微組織未發(fā)現(xiàn)明顯改變，強度硬度有所上升。800℃和1000℃時，合金中出現(xiàn)fcc相，并隨著溫度的增加而增多，晶界周圍聚集短棒狀組織，調(diào)幅組織尺寸增大，強度、硬度下降。1200℃熱處理后，晶界周圍出現(xiàn)網(wǎng)狀組織，爐冷樣品出現(xiàn)調(diào)幅組織。同時，透射電鏡結(jié)果證明，合金顯微組織的長條狀析出物為有序bcc結(jié)構(gòu)，短棒狀粒子為fcc結(jié)構(gòu)，基體為bcc結(jié)構(gòu)。
　　熱處理后FeCoNiAl1.5Cr的低倍顯微組織為發(fā)達的枝晶組織，純

7、bcc結(jié)構(gòu)，硬度較高，塑性很差。800℃以下熱處理時合金的顯微組織并未明顯改變，強度、硬度略有上升。1000℃熱處理后，晶界周圍析出納米球狀組織，強度、硬度有所下降。1200℃時晶界周圍出現(xiàn)網(wǎng)狀組織，爐冷樣品網(wǎng)狀組織周圍納米球狀組織析出，水淬樣品未出現(xiàn)。
　　熱處理后，F(xiàn)exCoNiCuCr合金保持兩相fcc結(jié)構(gòu)。800℃以下熱處理后，合金微觀組織未明顯改變。1000℃時，合金的枝晶組織中析出球狀納米粒子。1200℃熱處理后，合金