C与Ti元素对几种典型高熵合金组织与力学性能影响的研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lanbingxingshi
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
高熵合金由于具有高强度、高延展性、良好的高温相稳定性、高耐磨性、高耐腐蚀性等优点,研究潜力与应用前景广阔。但现有的几乎每种高熵合金都难以独自涵盖高熵合金的全部优点,在某些方面具有良好性能同时,也存在一些不足。本文根据不同结构高熵合金的特点,通过不同的强化手段对几种高熵合金进行强化。针对FCC结构高熵合金普遍具有的高塑性低强度的性能特点,加入适量C元素,利用C元素原子半径较小可以作为间隙原子固溶进入基体以及可与多种元素形成碳化物相的特点,即间隙固溶强化与沉淀强化作用以提高合金的强度,改善合金的综合力学性能。针对BCC结构难熔高熵合金高温力学性能较好,但常温力学性能尤其是塑性较差的特点,通过添加适量的Ti元素或者调整合金中Ti元素的含量,利用Ti元素自身具有的延展性较好、熔点较高、价电子浓度较低等特点,利用鸡尾酒效应,降低合金平均价电子浓度、提升合金塑性,抑制第二相的生成,在保证合金原本的高温性能的前提下改善常温塑性,提高合金的综合性能。本文的主要结论如下:1)CoCrFeNi合金加入C元素后会形成具有较高强度且高温稳定性较好的(Fe,Cr)7C3型碳化物相,碳化物相随着C元素含量的增加由点状分布逐渐转变为网状分布再变为无序分布,强度与高温抗软化性都有提升。CoCrFeNiCx合金的压缩屈服强度由不含C元素的CoCrFeNi合金的155MPa最高提升到CoCrFeNiC0.5合金的923MPa,其中CoCrFeNiC0.2合金的具有最佳的压缩综合力学性能,常温压缩屈服强度491MPa,抗压强度1829MPa,压缩变形率46%,在800℃条件下压缩屈服强度308MPa,抗压强度418MPa,压缩变形率超过50%仍未发生断裂,并且在室温到1000℃温度范围具有良好的热稳定性,经过400℃-1000℃不同冷却条件热处理后,微观组织和力学性能与铸造态对比基本保持不变。2)C元素加入CoFeNi2V0.5合金后会形成由FCC基体相与具有NaCl结构的VCx碳化物组相成共晶组织。随着合金中C元素含量增加,合金的力学性能会得到提升,压缩屈服强度由不含C元素CoFeNi2V0.5合金的170MPa最高提升到CoFeNi2V0.5C0.3合金的426MPa,并且依旧保持压缩变形率达到50%依然不发生断裂。CoFeNi2V0.5C0.2合金具有完全共晶结构,共晶两相在(111)晶面呈共格关系。由于CoFeNi2V0.5C0.2合金共晶两相具有良好的共格关系以及拉伸过程中产生的均匀塑性流变,CoFeNi2V0.5C0.2合金拥有铸造态高熵合金中良好的力学性能,工程应力应变条件下的屈服强度、抗拉强度与延伸率分别为367MPa、662MPa与45.2%,真应力应变条件下的抗拉强度与延伸率分别为961MPa与37.2%,加工硬化率1479MPa。3)NbTaMoWTix合金为单相BC℃结构,Ti元素加入NbTaMoW合金会产生固溶强化效果,同时会降低合金平均价电子浓度,降低费米能级,合金在变形过程中更易发生剪切失稳,因此力学性能得到提升。合金常温压缩强度与压缩变形率分别由不含Ti元素NbTaMoW合金的1087MPa、4.1%最高提升到NbTaMoWTi2合金的2101MPa与12.9%。NbTaMoWTi拥有NbTaMoWTix合金中最佳的高温力学性能,在1000℃与1200℃条件下,相比NbTaMoW合金,压缩屈服强度基本相同,压缩变形率分别提升了 62.5%与14.5%。NbTaMoW与NbTaMoWTi合金在经过1200℃与1400℃不同保温时间退火后,没有新相生成。NbTaMoWTi1.5与NbTaMoWTi2合金在退火过程中,枝晶间部分的过量Ti元素会析出生成富Ti针状析出相,对合金的退火态以及高温力学性能造成不利影响。4)TiZrVNb为BCC基体相与具有MgCu2结构的V2Zr Laves相组成的双相结构。当合金中Ti元素含量提升后,冷却过程中V2Zr相的生成受到抑制,使原本存在于TiZrVNb合金中的V2Zr相消失,合金变为单相结构,塑性得到提升,TixZrVNb合金常温条件延伸率由TiZrVNb合金的3.5%提升到Ti2ZrVNb合金的12.3%,高温力学性能没有因为Ti元素含量的变化产生明显变化。经过800℃不同时间的退火处理后,Ti1.5ZrVNb合金的析出相具有球化的趋势,力学性能基本没有受到影响。而TiZrVNb与Ti2ZrVNb会生成粗大或边缘较为尖锐的析出相,压缩塑性有不同程度的下降。Ti1.5ZrVNb合金拥有TixZrVNb合金中最好的综合性能,常温抗拉强度1401MPa,延伸率11.2%,同时拥有180MPa·cm3/g的压缩比屈服强度。
其他文献
学位
植被是陆地生物圈的主要组成部分(占陆地表面积的76%),植被的趋势变化及其对气候和人类活动的响应是当前全球变化研究的热点。植被变化是非线性、非平稳的,受自然和人类活动单独和交互作用影响。已有研究揭示了植被变化的线性趋势,然而忽视了植被潜在的趋势转换。尽管大量研究探究了气候与植被的关系,定量区分了气候变化和人类活动对植被变化的相对重要性,然而无法分离不同自然和人为因子及其交互作用对植被变化的非线性影
学位
随着全球信息技术浪潮和城市计算等概念的兴起,促使新兴大数据的潜在价值挖掘以及基于数据驱动的科学研究策略日益得到学界的普遍关注,已被应用至人类行为学、社会学、城市规划学等学科的现实问题发掘与决策支持之中。城市化的高速发展是当今时代的洪流,尤其是近些年发展中国家的城市化进程不断加快,导致了疾病传播、生态破坏、交通拥堵等城市问题层出不穷。因此,如何有效利用泛在位置信息、大数据挖掘和深度学习等新兴感知分析
学位
(2021年7月30日,根据记录整理)在大家的共同努力下,自治区第十二届人大常委会第二十八次会议圆满完成了各项议程。会议表决通过了《宁夏回族自治区非物质文化遗产保护条例》,关于修改《宁夏回族自治区城市绿化管理条例》《宁夏回族自治区建筑管理条例》《宁夏回族自治区实施办法》《宁夏回族自治区公共卫生服务促进条例》的决定,
期刊
(2020年12月24日)在大家的共同努力下,本次省人大常委会会议顺利完成了预定的各项议程。会议通过一批人事事项。因为年龄的原因,马以、王敏奇、田宇原、金兴盛、徐杰、徐纪平、郭剑彪、章文彪等8位同志辞去了省人大常委会委员等职务。这8位同志在人大工作期间,发挥自身优势,认真履职尽责,紧紧围绕省委决策部署,聚焦改革发展大事要事,聚焦民生关切,创造性地做好立法、监督、代表等工作,有效担负宪法法律赋
期刊
中央和国家机关推进新时代机关党建高质量发展研讨班10月22日在京开班。研讨班紧紧围绕深入学习贯彻习近平总书记在中央和国家机关党的建设工作会议上的重要讲话精神,贯彻落实党中央《关于加强和改进中央和国家机关党的建设的意见》,推进新时代机关党建高质量发展,深入开展学习研讨。中共中央政治局委员、中央和国家机关工委书记丁薛祥出席开班式并讲话。丁薛祥指出,习近平总书记在中央和国家机关党的建设工作会议上的
期刊
(2020年7月31日)为期四天的省十三届人大常委会第二十二次会议,听取审议了上半年经济社会发展情况等重要工作报告,依法作出多项决议决定,制定、修改、批准了一大批地方性法规,还通过了有关厅长任免事项。在大家的共同努力下,会议顺利完成预定的各项议程,取得了丰富议决成果。这次省人大常委会例会议题众多、安排饱满,涉及到常态化疫情防控背景下经济社会发展的许多方面,生动体现了人大在一线兢兢业业履职、忙
期刊