冷轧对Al0.5Cu1.25CoFeNi1.25和Al0.25CoCrFe1.25Ni1.25高熵合金的组织结构和力学性能的影响

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ah20090907
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高熵合金是最近几年发展起来的一种新型合金体系,提出于20世纪90年代,它是人们为探索大块非晶的玻璃形成能力而发现的一般由五种或五种以上的主元素按照等原子比或接近于等原子比的一类合金。近期的研究表明,与传统合金相比高熵合金具有可调整的引人注目的性能,如显著的高温强度,良好的热稳定性,优异的耐磨擦性等;并且可以通过冷变形或热处理,能够获得高强度、高硬度、抗腐蚀性和抗高温氧化等优异的性能组合。鉴于其具有广阔的应用前景,对其相的形成及转变特点、显微组织结构、力学性能和抗腐蚀性能等的研究具有重要价值。本文主要研究了冷轧对Al0.5Cu1.25CoFeNi1.25和Al0.25CoCrFe1.25Ni1.25高熵合金的组织结构、力学性能和Al0.25CoCrFe1.25Ni1.25高熵合金抗腐蚀性能的影响,以及热处理加热温度对Al0.25CoCrFe1.25Ni1.25高熵合金的组织结构和力学性能的影响。Al0.5Cu1.25CoFeNi1.25和Al0.25CoCrFe1.25Ni1.25合金通过电弧熔炼制得。冷轧在室温进行,Al0.5Cu1.25CoFeNi1.25高熵合金试样的变形量分别为0、13.3%、26.7%、40%;Al0.25CoCrFe1.25Ni1.25高熵合金试样的变形量分别为0、13.3%、26.7%、40%、60%、80%。变形量为26.7%和40%的Al0.25CoCrFe1.25Ni1.25高熵合金试样的热处理温度分别为500℃、700℃、900℃,热处理时间为2小时。腐蚀实验在室温进行,腐蚀溶液为0.5mol/L的硫酸。并采用XRD、SEM和EDS等分析测试手段对铸态、冷轧和退火后的高熵合金进行相结构、组织形貌和成分分析,并且进行了显微硬度、拉伸性能的测试分析。研究结果表明:1. Al0.5Cu1.25CoFeNi1.25高熵合金经冷轧工艺处理后,产生了(111)面织构,且未发生转向,合金硬度最大为285HV,较轧制前硬度提高了51.6%;在变形量为40%时,抗拉强度达到最大值为638MPa,是铸态合金的2.7倍。拉伸断口分析表明,铸态合金的断裂模式为树枝晶沿晶断裂和韧窝型延性断裂,而冷轧态合金主要为韧窝型延性断裂模式。2. Al0.25CoCrFe1.25Ni1.25高熵合金随着冷变形量的增加,其显微硬度、屈服强度和断裂强度均在增加,但是塑性在降低。在冷轧过程中,合金试样中产生了(111)面织构,且未发生转向。在冷变形量为80%时,合金试样的抗拉强度和显微硬度分别达到702MPa和406HV,是铸态合金试样的1.62倍和2.43倍。在本研究中,我们也发现随着冷变形量的增加合金试样的抗腐蚀性能在增加。此外,通过相图的计算方法对AlxCoCrFe1.25Ni1.25高熵合金的相形成规律和热力学特性进行了研究,结果表明,Al0.25CoCrFe1.25Ni1.25高熵合金为单一的面心立方(fcc)固溶体结构。3.冷轧态Al0.25CoCrFe1.25Ni1.25高熵合金在进行热处理后,合金的塑性得到大幅提高。如冷变形量为26.7%的合金试样,在热处理温度为900℃时达到最大值,其延伸率为52.5%,是冷轧态合金试样的14.4倍。退火合金试样在热处理过程中出现了软化,表现为合金的强度和硬度有了明显的降低。
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