粉末冶金法制备AlxCrFeCuCoNi多主元合金及其组织与性能的研究

摘要

本研究选用Al、Fe、Cu、Ni、Cr及Co六种元素，用粉末冶金法制备出AlxNiCrFeCuCo（x=0，0.2，0.5，0.8，1）多组元高熵合金，并分析其显微组织和性能。通过测试发现，Al=0时，CrFeCuCoNi高熵合金由单一的FCC1相和FCC2相组成。AlxNiCrFeCuCo（x=0.2，0.5，0.8，1）高熵合金由简单FCC+BCC结构组成，随着Al含量的增加，合金的BCC结构最强峰的强度发生变化。以吉布斯自由能ΔG=ΔH-TΔS为判据，经分析计算表明，合金体系倾向于生成AlNi化合物+固溶体结构，来获得更低的自由能使体系趋于稳定。因此，推测合金中的BCC结构可能包括AlNi化合物或AlNi二次固溶体和Fe-Cr固溶体，而FCC结构则主要是固溶了其他元素的富Cu相。Al=0时，CrFeCuCoNi高熵合金的硬度主要随着烧结温度的升高而稍有提高，最高硬度仅为87HV。但合金的压缩性能较好，达到780MPa。AlxNiCrFeCuCo（x=0.2，0.5，0.8，1）合金的硬度随Al元素含量的增加而提高，当x=1时合金的硬度最高，为307HV。合金的压缩性能随Al元素增加呈上升趋势，当高温烧结温度为1300℃，x=1时合金的压缩强度最高，为1107MPa，最大变形率达24％。AlxCrFeCuCoNi（x=0，0.2，0.5，0.8，1）高熵合金的摩擦磨损机制主要以粘着磨损为主，辅有擦伤和颗粒磨损。随着Al含量的增加，合金的磨损量逐渐减小，即合金的耐磨性能逐渐提高。

目录

声明

1绪论

1.1研究背景

1.2高熵合金定义

1.3固溶理论

1.4高熵合金的微观组织特点

1.5高熵合金的性能

1.6高熵合金的发展及应用

1.7本论文的研究内容及意义

2合金的制备及研究方法

2.1元素的选择

2.2实验步骤

2.3合金的分析和测试

2.4性能测试方法

3 Al对CrFeNiCoCu高熵合金组织的影响

3.1 CrFeNiCoCu高熵合金

3.2 Al0.2CrFeCuCoNi高熵合金

3.3 Al0.5CrFeCuCoNi高熵合金

3.4 Al0.8CrFeCuCoNi高熵合金

3.5 AlCrFeCuCoNi高熵合金

3.6本章小结

4性能分析

4.1致密度

4.2硬度

4.3压缩性能

4.4摩擦磨损

4.5本章小结

5结论

致谢

参考文献

在校期间发表的论文及获奖情况