AlFeCoNiMo0.2高熵合金热变形行为及微观组织演变

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高熵合金是近年来发展较快的一种新型合金。相比于传统合金,高熵合金具有高强度、高硬度、高耐磨性、耐腐蚀性优异的特点,在未来工业领域有着广泛的应用前景。但是,高熵合金在熔炼过程中容易出现晶粒粗大、空洞、疏松等缺陷,导致其塑性、韧性较低。为此,需采用热加工变形的方法来调控合金组织,提高综合力学性能。因此,高熵合金的热变形行为研究逐渐成为了该领域的热点。本文以自主研发的AlFeCoNiMo0.2高熵合金为研究对象,在Gleeble-3800热模拟试验机上进行了不同变形条件下的热压缩模拟实验,构建了该合金基于Arrhennius双曲正弦函数的流变应力本构方程,获得了热变形过程中的应变速率敏感性指数m值和热变形激活能Q值,运用热加工图理论确定了最优化热加工工艺参数,并结合微观组织分析与表征结果,揭示了该合金热变形过程的动态再结晶机制。主要研究结果如下:(1)在变形温度900~1150℃,应变速率1×10-3~1s-1,真应变0.6下变形时,AlFeCoNiMo0.2高熵合金的应变速率敏感性指数m值随变形温度的升高而增大,热变形激活能Q值为350.78k J·mol-1,流变应力σ与热变形工艺参数之间满足Arrhennius双曲正弦函数本构关系模型,所构建模型的相关系数R=0.98633,平均相对误差AARE=3.97%。(2)采用热加工图理论构建了AlFeCoNiMo0.2高熵合金基于Prasad失稳判据下的热加工图。在高温低应变速率变形区域η值较大,合金的热加工性能较好;在低温高应变速率和高温高应变速率变形区域ξ值小于0,落入了流变失稳区间,热加工时应尽量避开。AlFeCoNiMo0.2高熵合金的最优化热加工工艺参数为:变形温度1090~1125℃,应变速率1×10-3~2×10-3s-1。(3)AlFeCoNiMo0.2高熵合金的热变形过程主要包括加工硬化和动态软化,流变应力值的变化与变形温度呈负相关,与应变速率呈正相关。当变形温度较低、应变速率较高时,位错缠结现象显著,真应力-真应变曲线表现为加工硬化特征;当变形温度升高、应变速率降低时,小角度晶界吸收了大量位错逐渐变成大角度晶界;随着变形过程的进行,大角度晶界发生了晶界滑移并发生动态再结晶效应,真应力-真应变曲线表现为动态软化特征。AlFeCoNiMo0.2高熵合金的动态再结晶机制为位错诱导的晶界滑移机制。
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