【摘 要】
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本文意在设计强度硬度较高,具有一定塑性的高熵合金,可通过控制其中一到两种元素含量,生成单相或多相结构,以满足不同的力学性能要求。选择具有简单固溶体结构的Al_xCoCrFeNi_y(x:y=1:1,1.5:1,2:1,1:1.5,1:2)高熵合金为研究对象,采用真空电弧炉进行熔炼,利用电阻炉进行热处理,借助各种分析测试设备对铸态及热处理后合金的显微组织、相结构、力学性能进行表征,主要研究不同Al、
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本文意在设计强度硬度较高,具有一定塑性的高熵合金,可通过控制其中一到两种元素含量,生成单相或多相结构,以满足不同的力学性能要求。选择具有简单固溶体结构的AlxCoCrFeNiy（x:y=1:1,1.5:1,2:1,1:1.5,1:2）高熵合金为研究对象,采用真空电弧炉进行熔炼,利用电阻炉进行热处理,借助各种分析测试设备对铸态及热处理后合金的显微组织、相结构、力学性能进行表征,主要研究不同Al、Ni元素含量和热处理条件对组织结构与性能的影响。经扫描电子显微镜观察,铸态AlCoCrFeNi合金微观组织为深色枝晶及浅色枝晶间结构,包含BCC相和有序B2相,枝晶间内分布大量的富Fe-Cr的沉淀物及竹篮编织状调幅分解产物;铸态Al1.5CoCrFeNi合金微观组织为黑色富Al-Ni基体和白色沉淀富集区,包含BCC相和B2相;铸态Al2CoCrFeNi合金与Al1.5CoCrFeNi合金的结构和形貌几乎一致;AlCoCrFeNi1.5合金铸态组织为灰色粗大枝晶和晶间区域,包含FCC相与B2相,晶间区域中有细小的白色枝晶及晶间析出相;铸态AlCoCrFeNi2合金中主要为共晶组织、粗大枝晶及晶间区域,包含FCC相和B2相,共晶组织有板条状共晶和花纹层片状共晶。铸态合金的抗压强度及硬度与组织结构相关。AlxCoCrFeNi合金硬度随Al含量的增加而升高,强度随之降低。其中,Al2CoCrFeNi合金硬度最高,高达445.3HV,但抗压强度较低,压缩过程中为脆性断裂,几乎丧失塑性;AlCoCrFeNi合金凭借高密度的沉淀相,硬度高于Al1.5CoCrFeNi合金。AlCoCrFeNiy合金硬度随Ni含量的增加而降低,抗压强度随之升高,AlCoCrFeNi2具有最高的抗压强度,高达3765MPa,应变接近60%,但硬度为其中最低,仅有168.45HV。600℃淬火后AlxCoCrFeNiy合金硬度普遍有所提高,而随着温度的升高,合金枝晶粗化,硬度随后呈下降趋势;AlCoCrFeNi高熵合金在700、800℃的温度条件下产生新相,组织中的原枝晶间结构与白色编织状结构BCC相会转变为薄板条状结构的FCC相和σ相,而在900及1000℃的温度下FCC相和σ相又会为BCC相,合金硬度随着相的变先升高后降低再升高;其余四种成分合金经热处理后不生成新相,各结构体积比有所变化,且600℃以下合金不发生相变。
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