放电等离子烧结制备CoCrFeNiTix高熵合金组织与性能研究

摘要

高熵合金一般定义为含五种或五种以上金属元素，按等摩尔比或近似等摩尔比组成的具有简单固溶体结构的合金材料。不同金属元素种类提高了多组元合金内部整体的混乱程度，同时提高了系统混合熵，称之为高熵效应。高熵效应有助于合金内各金属元素混合形成具有简单晶格结构的固溶体相，同时伴有少部分化合物相。这种高熵合金在性能提高方面会兼具固溶强化、第二项弥散强化和细晶强化机理，以提高合金的综合性能。因此多数高熵合金会具有强度、硬度高，耐磨、耐腐蚀性能好，抗氧化性能强，热稳定性能好，抗高温氧化、软化、腐蚀、冲击、疲劳和蠕变性能好等优良特性。以上性能使得高熵合金具有良好的发展潜力和广阔的应用前景。
　　本文选用Co、Cr、Fe、Ni、Ti五种金属元素粉料按照实验方案配比混合，采用机械合金化球磨原始粉料，再利用放电等离子技术快速烧结成型制备CoCrFeNiTi高熵合金试样，运用OM、XRD、SEM及EDS等手段进行了表征，又分别进行了维氏硬度、压缩强度及断口形貌的观察与检测。
　　研究表明：机械合金化球磨10h获得的CoCrFeNiTi高熵合金粉体，颗粒大小保持一致，颗粒粒径在20μm左右。放电等离子烧结制备的CoCrFeNiTix高熵合金试样的金相组织呈网状分布，形成了简单面心立方和体心立方晶格结构，同时伴有金属间化合物析出，当Ti含量较高时析出少量的Laves相。CoCrFeNiTix高熵合金体系的维氏硬度值随着Ti元素含量的增加呈现先增加后减小趋势，当Ti含量达到1.0时维氏硬度值达到最大值670 HV。CoCrFeNiTi高熵合金维氏硬度会随着烧结温度的升高呈现先增后减趋势，本实验最高硬度值的烧结工艺为球磨10h烧结温度为1150℃，最大值为745HV。压缩实验中，球磨15 h SPS烧结温度为1150℃时，压缩强度最大，为676MPa，呈脆性断裂。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究的目的和意义

1．2 高熵合金形成机理分析

1．3 高熵合金的内部组织结构、典型效应及特性

1．4 主要合成制备工艺概况

1．5 国内外高熵合金研究概况

1．6 高熵合金的展望及应用概况

1．7 本论文的主要研究内容

第2章 实验材料与方法

2．1 实验方法与步骤

2．2 实验原料及方案设计

2．3 合金试样制备及检测设备

2．3．1 机械合金化

2．3．2 放电等离子烧结

2．4 合金试样烧结后照片

2．5 合金组织结构分析

2．5．1 合金金相显微镜观察

2．5．2 X射线衍射实验

2．5．3 扫描电子显微镜实验

2．6 合金性能分析

2．6．1 维氏硬度检测实验

2．6．2 压缩性能检测实验

2．7 本章小结

第3章 CoCrFeNiTix高熵合金组织结构表征

3．1 CoCrFeNiTix高熵合金金相组织分析

3．2 CoCrFeNiTix高熵合金粉末XRD分析

3．3 CoCrFeNiTix高熵合金XRD分析

3．4 CoCrFeNiTi高熵合金粉末SEM分析

3．5 CoCrFeNiTi高熵合金粉末EDS分析

3．6 CoCrFeNiTi高熵合金SEM分析

3．7 CoCrFeNiTi高熵合金EDS分析

3．8 本章小结

第4章 CoCrFeNiTix高熵合金性能分析

4．1 CoCrFeNiTix高熵合金硬度分析

4．2 CoCrFeNiTix高熵合金压缩强度分析

4．3 CoCrFeNiTi高熵合金断口形貌分析

4．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢