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材料的发展为人类社会搭建起了进步的阶梯。正因如此,科学工作者开发新型合金材料的脚步从未停下。近年来,研究学者在大量实验的基础上提出了一种新的合金设计思路——多种主元等量混合,即高熵合金设计理念。正是在这一设计理念下,发展出了一系列的难熔高熵合金(RHEAs)。其优点在于合金在高温下具有极高的强度,但室温塑性差和密度大等不足制约了其进一步的发展。HfNbTiZr合金有着优异的室温拉伸塑性,弥补了难熔高熵合金室温塑性差的不足,但存在强度不够高的问题。为改善合金的综合力学性能,本文提出了一种新的合金成分系列——HfNbTiZrWx合金。主要内容为研究加入W元素后对HfNbTiZr合金的相组织及力学性能产生的影响,并在此基础上分别研究了Al、Ta、Mo、Cr和V元素对合金的相组织及力学性能的影响规律。通过HfNbTiZrWx合金(x=0.25、0.5、0.75和1)的热力学参数计算值,同时结合XRD物相检测确定了HfNbTiZrWx合金为单相BCC固溶体结构。实验数据计算出的实际晶格常数与晶格常数的理论计算结果几乎一致。HfNbTiZrWx合金的微观组织表现出明显的树枝晶形貌,W元素的加入对合金组织产生了明显的细化作用。加入较多的W会导致Zr和W元素的偏聚与富集,成分分析发现在晶粒内部Zr、Nb元素含量相对较高,而在晶界附近Hf元素含量远高于其平均成分。合金拉伸性能实验结果显示:W元素的加入大大提高了合金的强度,其中HfNbTiZrW0.25合金的屈服强度比基体合金提高了312MPa,同时断裂应变也提高了1.69%,具有最优的综合力学性能;然而W含量的继续增加会使合金的塑性急剧下降,HfNbTiZrW0.75与HfNbTiZrW两组合金在断裂时均表现为脆性断裂。HfNbTiZrW0.25与HfNbTiZrW0.5两组合金在压缩测试过程中均没有发生破坏。另外合金的压缩屈服强度随W含量的增加而提高,近似满足线性关系。HfNbTiW0.25Zr合金具备最佳的综合力学性能。在此合金的基础上添加Al元素开展了进一步的研究工作。X射线衍射图谱显示合金中加入Al元素后,其主要结构仍为BCC固溶体。但是扫描电镜(SEM)形貌表明合金并非单相固溶体,在BCC基体上存在大面积的析出物,这些析出物在晶内表现为针尖状,而在晶界上则为向内生长的树枝状。成分分析结果显示析出相是富Hf-Ti相,而基体则是富Nb-Zr相。Al元素的加入进一步提高了合金的压缩强度,其屈服强度随着Al含量的增加而不断提高,但合金的塑性产生急剧恶化。原因可能是合金内部析出的针尖状和树枝状第二相造成更大的应力集中从而降低了合金的塑性。在上述最优合金的基础上分别计算了加入Ta、Mo、Cr和V四种元素后合金的热力学参数值,以此对合金的形成相做了预测。计算结果表明分别加入一定量的Ta、Mo或V后,合金依旧倾向于形成无序固溶体结构,加入Cr后合金更可能形成固溶体+第二相的多相结构。通过理论计算为进一步的合金化提供了指导。