alxcocrfeniti0.5系高熵合金的微觀組織結構及性能

1、專業(yè)學位碩士學位論文A I x C o C r F e N i T i o ．5 系高熵合金的微觀組織結構及性能T h e M i c r o s t r u c t u r ea n d P e r f o r m a n c e o f H i g h - - E n t r o p yA l l o y sA I x C o C r F e N i T i o ．5學 3 1 1 0 5 0 1 4完成日期： 2 Q i 3 1

2、鱧：Q 晝大連理工大學D a l i a n U n i v e r s i t yo f T e c h n o l o g y大連理工大學專業(yè)學位碩士學位論文摘 要人們對于合金的使用一直秉承著以單一元素或者化合物作為基體，并向其中加入其它少量元素進行強化的設計理念。直到臺灣清華大學葉均蔚教授提出了“多主元高熵合金“的全新概念：在元素周期表中選取5 到1 3 種元素共同作為合金的基體元素，并保證每種元素的原子分數在5 ％到3 5 ％之

3、間。該種合金設計理念開辟了合金研究的全新領域。由于高熵合金擁有諸如高熵效應、遲滯擴散效應、晶格扭曲效應以及雞尾酒效應等不同于傳統(tǒng)合金的特點，所以其具備高強度、耐腐蝕、耐高溫、耐磨等諸多優(yōu)異的使用性能，這就使其在理論研究和工業(yè)應用方面均具有極大的價值。之前研究的結果表明C o C r F e N i 系合金具有許多優(yōu)異的機械性能，但對腐蝕性能方面的探究甚少。故本文向該系合金中按照摩爾比加入T i 、A l 兩種耐蝕性能優(yōu)異的元素，并通過改

4、變A l 元素的含量來研究合金基體和性能的變化。實驗采用真空電弧爐熔煉制備合金錠，對其微觀結構、顯微硬度、室溫力學性能、陽極極化曲線、交流阻抗頻譜等進行研究。A l x C o C r F e N i T i o ．5 系合金( 用～0 0 、A 1 0 2 、A 1 0 5 、A l l 0 分別表示x = 0 、0 ．2 、0 ．5 、1時的合金) 均為典型的樹枝晶組織，且各金屬元素在枝晶和枝晶間的分布是不均勻的。當x = 0 時合

5、金呈現簡單的面心立方結構，隨著A l 含量的增加，逐漸出現體心立方結構。當x = l 時合金結構變?yōu)橥耆捏w心立方結構。在該合金體系中，各成分的合金均具有較高的硬度，由于體心立方相的硬度要大于面心立方相的硬度，所以隨著體心立方相的出現，合金的硬度逐漸增加，故A I I O 具有最高的硬度值H v 6 1 7 。當壓縮應變速率分別為5 ×1 0 。／s 和l ×1 0 。／s 時A l l 0 合金表現出最大的抗壓強度

6、2 4 2 9 M P a 、2 2 4 9 M P a 。A 1 0 0 合金的塑形最佳，應變量可分別達到O ．2 1 和0 ．2 2 。A I 。C o C r F e N i T i o ．5 系合金由于烈、N i 、C r 等元素的存在，在0 ．5 M 硫酸溶液中極易生成穩(wěn)定的鈍態(tài)膜，很好的保護金屬不被繼續(xù)腐蝕，且合金表面不易發(fā)生點蝕現象。通過S E M 觀察可發(fā)現，A 1 0 2 、A 1 0 5 和A l l 0 合金的腐蝕

7、過程為均勻腐蝕。由陽極極化的結果可以發(fā)現隨著A l 元素的增加，合金的E ∞盯逐漸增加，I ‘c o r r 逐漸減小，腐蝕性能逐漸增強。當x = l 時，可達到E 。。產0 ．1 0 V ，i ∞盯- 5 ．6 9 ×1 0 。7 A ／c m 2 ，具有非常優(yōu)異的耐酸性。而在1 M N a C I 溶液環(huán)境中，由于大量氯離子的存在，降低了鈍化膜的穩(wěn)定性，從而使得金屬不能形成穩(wěn)定的鈍態(tài)膜。另外，還通過模擬合金腐蝕過程等效電路