超细晶MoNbTaTiV难熔高熵合金的粉末冶金法制备及热变形行为

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yoclin
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
难熔高熵合金(Refractory high entropy alloy,RHEA)具有简单的微观组织、出色的高温热稳定性以及优异的高温强度等特点,在超高温服役条件下具有巨大的优势。目前,块体难熔高熵合金主要采用真空电弧熔炼法制备。由于经过熔化和凝固过程,产生的成分偏析以及粗大的晶粒会降低合金的强度,恶化合金的塑性,不利于难熔高熵合金的应用和发展。因此,本文以Mo Nb Ta Ti V难熔高熵合金为研究对象,提出采用机械合金化和真空放电等离子烧结相结合的方法制备具有均匀组织和超细晶粒的块体难熔高熵合金。并在此基础上进一步探究合金的热成形性能,明确合金的热稳定性,为超细晶难熔高熵合金热加工工艺参数的制定提供科学依据和理论基础。首先,基于不同球磨工艺对合金化程度和出粉量的影响规律,确定了最佳的球磨工艺参数,制备出了具有单相体心立方(Body centered cubic,BCC)固溶体相以及元素均匀分布的纳米晶Mo Nb Ta Ti V难熔高熵合金粉末;分析了在最佳球磨工艺参数下,合金粉末粒度、合金化行为以及微观组织的演变,揭示了金属粉末在球磨过程中微观组织演变规律与宏观颗粒尺寸的互相影响规律;通过在1073K~1473K范围内的真空热处理实验,发现合金粉末的晶体结构具有优异的热稳定性;探究了不同Ti元素含量对相形成规律、粉末粒度演变以及合金化过程的影响,Ti含量的增加使球磨粉末粒径逐渐增大,并导致合金化完成时间延长,但是所有合金粉末均表现出BCC相。其次,采用真空放电等离子烧结技术实现了合金粉末的烧结固化,制备了具有均匀组织和超细晶粒的块体Mo Nb Ta Ti V难熔高熵合金;在最佳的烧结工艺参数下,合金的室温硬度、屈服强度、抗压强度和塑性应变分别达到了542HV、2208MPa、3238MPa和24.9%;分析了难熔高熵合金的强化机制,相比于铸态合金,烧结态Mo Nb Ta Ti V难熔高熵合金强度的提高主要归因于间隙固溶强化机制和晶界强化机制的强化效果;此外,阐述了在不同Ti元素含量条件下,Mo Nb Ta TixV难熔高熵合金组织与性能的演变规律。在此基础上,采用单向等温热压缩实验分析了在不同变形温度以及应变速率条件下,烧结态Mo Nb Ta Ti V难熔高熵合金的变形行为;探究了合金的热变形行为以及动态软化行为,当温度较低、应变速率较高时,合金的主要变形机制和动态软化机制分别是晶内位错滑移和非连续动态再结晶(Discontinuous dynamic recrystallization,DDRX)。随着变形温度的升高和应变速率的降低,晶界滑动和连续动态再结晶(Continuous dynamic recrystallization,CDRX)逐渐成为主要的变形机制和动态软化机制;此外,分析了析出相对合金热变形行为和动态软化行为的影响规律。最后,采用真空热处理实验分析了烧结态Mo Nb Ta Ti V难熔高熵合金在1373K~1573K以及1h~8h范围内的高温热稳定性,明确了析出相和基体晶粒尺寸的演变规律;分析了析出相以及基体晶粒尺寸的长大行为,析出相尺寸的长大规律符合现代Ostwald熟化理论,基体晶粒的长大规律符合动力学方程Dn-D0n=kt;在经过1573K、8h的热处理后,合金在1573K,0.005s-1和0.0005s-1的应变速率下稳态流动应力仅从55MPa和30MPa增加至67MPa和43MPa。
其他文献
热电材料作为一种能够实现热能与电能之间直接转换的能源材料,在废热发电及热电制冷领域具有广阔的应用前景。在中温区间,Co Sb3基方钴矿因具有较高的热电性能和结构稳定性,被认为是最具商业化应用的热电材料之一。其中,Yb0.3Co4Sb12合金是最具代表性的n型单填充方钴矿,但较高的热导率仍有降低的空间。因此,在不损伤电性能的同时显著降低合金的热导率是提高热电性能的最有效途径之一。本文提出采用第二相和
畜禽动物在生长过程中,为预防及治疗疾病并催促生长会长期使用大量抗生素和微量重金属,导致畜禽动物的肠道微生物承受了抗生素与重金属的共选择性压力,从而使畜禽动物排出含有大量耐药菌、抗生素抗性基因(ARG,antibiotic resistance gene)和重金属抗性基因HMRG(heavy metal resistance gene)的粪便,如未经处理而直接返田,则易导致耐药菌所携带的抗性基因通过
面对能源危机和环境污染的巨大压力,开发新型的清洁能源和寻求有效的节能减排方法成为了新世纪的科学研究热点。氨是最重要的化工原料之一,同时也是含氢量极高的能量载体。目前的工业合成氨方法操作复杂、能耗大、生产集中,需要进一步改进或者寻求新型的替代方法。光催化技术能够以光能为驱动力,利用空气中的N2和水为原料完成常温固氮,整体反应过程绿色、可持续、无污染,有望成为新一代合成氨催化应用技术。然而,光催化的产
辽宁某钢厂焦化废水处理工艺的膜生物反应器(MBR)出水COD较高且不稳定,严重影响了后续的废水深度处理效果,增加了企业的环保设施改造和运行成本,主要是难降解有机物引发的含酚废水处理效能降低和膜污染加剧。近年来,电场膜生物反应器(Electric field attached MBR,EMBR)在减缓膜污染和提升废水处理效率方面显示出潜在优势,另外生物炭因具有吸附解吸、催化氧化、电子交换能力等,在废
随机偏微分方程是一类包含随机过程或随机场的偏微分方程。将偏微分方程和随机性联系起来的思想可追溯到20世纪50年代。分数阶随机偏微分方程是近年来一个新兴的研究领域。分数阶微积分固有的多尺度性使得其更适用于刻画反常扩散、记忆效应和分形等自然现象。但由于分数阶微积分的非局部性和强奇异性,导致目前关于分数阶随机偏微分方程的相关结论还比较少。分数阶Brown运动由Kolmogorov于1940年左右提出,目
气化是一种清洁高效的固体燃料转化技术,其利用气化剂将固体燃料转化为气体燃料,可以脱除固体燃料中大部分的污染物。理解气化剂和金属催化剂与焦炭边缘的相互作用是揭示气化机理的关键。密度泛函理论可以从化学微观层面描述气化机理,从而解释气化实验中的特殊现象。本文利用密度泛函理论研究了焦炭气化反应机理,计算了非催化气化过程中H2O和CO2与焦炭的反应路径,在非催化气化路径的基础上对比典型金属催化剂Na、Fe、
《中国制造2025》指出,我国要大力培育和发展超精密加工、航空航天以及机器人等高端装备制造业,以推进我国由制造业大国向制造业强国转变。随着上述领域的快速发展,对驱动与定位系统在运动行程、运行速度以及动作精度等方面均提出了苛刻的需求,甚至部分需求已经超出了当前以电磁电机为主要实现方式的精密驱动装置所能达到的极限。由此可见,开展高性能精密驱动技术研究显得尤为迫切和需要。压电驱动器分为谐振型和非谐振型两
低碳烷烃是页岩气的主要成分,资源丰富且廉价。但烷烃含键能高、极性低的C-C键和C-H键,并无活化基团,因此化学性质稳定,这是阻碍其向高附加值产品高效转化的主要因素。金属、非金属改性的ZSM-5分子筛是一种可实现电子转移和质子转移的双功能催化剂,可提高烷烃在合成化学中的利用率。本论文着重研究改性ZSM-5分子筛的制备及其在六碳环烃环己烷和三碳链烃丙烷这两类典型烷烃化学键活化反应中的催化作用,即分别对
我国高速铁路纵横交错,贯通全国各主要城市,无砟轨道技术随之高速发展。无砟轨道解除了有砟轨道对列车速度的限制,以其稳定性高、耐久性强的优点被广泛应用。但随着运营时间的累积,无砟轨道板温度效应大的缺点逐渐暴露出来,特别是在一些施工质量差的路线上,无砟轨道的维护工作量逐步增大。无砟轨道板温度测量及安全隐患检测对其安全运营及特性研究愈加关键,其温度及安全隐患检测技术具有十分重要的科学价值和实用意义。红外测