Ti系高熵合金顯微組織及力學性能研究.pdf

1、隨著從臺灣學者葉均蔚提出高熵合金的全新概念伊始，這一創(chuàng)新形的合金便獲得了前所未有的快速發(fā)展。鑒于高熵合金一般擁有簡單的晶體結構作為基體，與此同時其特有的納米顯微組織及優(yōu)異力學性能受到了廣大學者的密切關注與深度研究。本文就是在這樣的一個大背景下，著重研究了Ti系四元、五元高熵合金在不同合金化元素的配比下其顯微組織及力學性能變化特點，進而進行合金成分的優(yōu)化，選擇最優(yōu)的合金成分。
　　實驗過程中高熵合金的制備設備室利用了真空電弧熔煉爐，

2、分析設備則采用采用金相光學顯微鏡、掃描電鏡等分析儀及XRD分析設備，分別對其金相顯微組織，組織微觀形貌、斷口形貌、相組成進行分析，并利用電子萬能力學試驗機、硬度計對高熵合金進行力學性能測試。
　　研究結果表明，對于四元高熵合金，合金系的晶體結構主要由簡單BCC結構，即原始β相保留至室溫；而五元高熵合金中V、Mo的加入，獲得了BCC相，Mn的加入獲得了HCP相，Ni的加入則無明顯的晶格類型，取而代之的是大量的析出相。組織的變化，四元

3、高熵合金主要是原始β晶粒，其中Sn的加入，使得大量片狀的α相析出；五元高熵合金中，V、Mo的加入獲得了原始的β晶粒，而Mn的加入則使得組織中由大量的α相和復雜的析出相，破會了組織的穩(wěn)定性；Ni的加入使得組織幾乎沒有原始的晶粒，以較大塊狀和彌散的納米相作為組織的主要特點。對于Ti（AlCrFeNi）x的優(yōu)化，隨著合金化程度的增加，晶格類型有HCP相向BCC相轉變，甚至無明顯的晶格區(qū)域的出現；組織的變化也是有原始的α晶粒逐漸向β晶粒+晶間相

4、的模式轉變，最后達到了大量析出相占主導。
　　對組織的力學性能研究表明，四元高熵合金的強度普遍偏低，塑性優(yōu)良，其中Ti（AlCrFe）10強度明顯優(yōu)于其余成分，塑性卻表現不足，在此合金成分的基礎上設計了五元高熵合金，加入Mo、Mn之后，合金的強度變得很低，脆性明顯增大；而V的加入，性能表現居中；Ni的加入使合金的強度獲得了很大的提高，但是塑性表現欠佳，以此合金作為優(yōu)化的合金系。通過改變合金系的合金化元素的總量發(fā)現，隨著合金化元素總