作為一種新型的多主元合金材料,高熵合金因其優(yōu)異的力學(xué)性能備受關(guān)注。目前研究較多的是以單相BCC結(jié)構(gòu)或FCC結(jié)構(gòu)以及雙相BCC+FCC結(jié)構(gòu)為主的合金,而HCP結(jié)構(gòu)的多主元合金報(bào)道的相對(duì)較少。本文以高熵合金的理論為基礎(chǔ),通過(guò)對(duì)二元相圖以及三元相圖的定性分析,設(shè)計(jì)了可能形成HCP結(jié)構(gòu)的多主元Al-Sc-Ti-Zr合金,并對(duì)其微觀組織以及力學(xué)性能進(jìn)行了分析。主要展開(kāi)了以下工作:（1）采用合金法測(cè)定了1073K下Al-Sc-Ti三元系的等溫截面,分析了二元化合物中第三組元的溶解度,并且通過(guò)分析鑄態(tài)合金,確定了合金凝固的初晶相。（2）結(jié)合二元相圖以及四個(gè)子三元相圖,通過(guò)定性分析設(shè)計(jì)了非等原子比的Al15Sc15Ti35Zr35、Al10Sc20Ti35Zr35以及Al5Sc25Ti35Zr35多主元合金。（3）分析了鑄態(tài)Al-Sc-Ti-Zr合金的微觀組織結(jié)構(gòu)以及力學(xué)性能,發(fā)現(xiàn)Al15Sc15Ti35Zr35合金主要由β-BCC相以及少量的?+α″+α相構(gòu)成,Al10Sc20Ti35Zr35由BCC和HCP相構(gòu)成,Al5Sc25Ti35Zr35合金為近乎HCP單相。其中抗壓強(qiáng)度最大的為Al10Sc... 

【文章來(lái)源】：燕山大學(xué)河北省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

基于混合熵的合金分類(lèi)

燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-4-使固溶體相的XRD衍射峰有所降低。由于隨機(jī)分布造成嚴(yán)重的晶格畸會(huì)阻礙合金的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致合金的變形受到了阻礙，從而使合金有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化提高了合金的硬度，抗壓性能，降低了合金的磨損消耗等。如果原子間的尺寸相差特別大，有可能出現(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)坍塌從而形成非晶結(jié)構(gòu)，這對(duì)大塊非晶合金的研究是有利的。圖1-2晶格畸變示意圖（3）動(dòng)力學(xué)上的遲滯擴(kuò)散效應(yīng)合金相的相平衡是通過(guò)合金的相變以及相變擴(kuò)散來(lái)完成的，但歸根到底是由于原子間的移動(dòng)造成的。對(duì)于高熵合金，在合金凝固過(guò)程中，擴(kuò)散需要各個(gè)原子的相互協(xié)調(diào)來(lái)完成，由于原子尺寸的大小不相等，存在晶格畸變，因此原子間的擴(kuò)散速率受到嚴(yán)重影響，這就導(dǎo)致了新相的形核以及相長(zhǎng)大過(guò)程被妨礙。目前許多研究人員發(fā)現(xiàn)高熵合金的組元間的擴(kuò)散系數(shù)相對(duì)于一般合金而言要低一個(gè)數(shù)量級(jí)，這也就延緩了高熵合金相的分解。這種擴(kuò)散遲滯現(xiàn)象使高熵合金擁有良好的熱穩(wěn)定性和抗腐蝕性、高溫強(qiáng)度、高溫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。（4）性能上的雞尾酒效應(yīng)在2003年，雞尾酒效應(yīng)被Ranganathan[9]首次用在一般合金上。由于高熵合金是由多種元素組成的，并且每種元素都可以當(dāng)作主元素，因此每種元素之間會(huì)出現(xiàn)相互影響的現(xiàn)象，各個(gè)元素共同作用于合金影響合金的整體性能，這種相互協(xié)同作用會(huì)使合金的整體性能值超過(guò)合金中各個(gè)元素的平均值即類(lèi)似于1+1>2。這種現(xiàn)象為合金元素的選擇，性能的把控，組織結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)提供了一定的鑒賞作用。1.1.2高熵合金的制備方法目前，高熵合金已經(jīng)被應(yīng)用在很多領(lǐng)域，根據(jù)使用目的的不同會(huì)要求不同的生產(chǎn)工藝，同時(shí)根據(jù)樣品的最初形態(tài)也會(huì)使用不同的合成設(shè)備以及合成方法。一般有以下幾種制備方法：（1）真空電弧熔煉法；（2）真空感應(yīng)熔煉法；（3）機(jī)械合金化

鹛氐閌牽閡淮文芄蝗哿?的樣品較多、合金晶粒相對(duì)細(xì)孝合金的成分較為均勻、致密度比較高。但是由于銅模坩堝的容量有限，大塊兒的合金還是沒(méi)法制備。一般對(duì)于冷卻速率要求較高時(shí)，還往往會(huì)連同使用銅模鑄造法。銅模鑄造法的原理是通過(guò)建立銅模坩堝的壓差，將處于液態(tài)的合金錠以極快的速度注入水冷模具中，獲得快速冷卻樣品的方法，但是這種方法得到的樣品有時(shí)候會(huì)很少，造成了原料的浪費(fèi)。（2）真空感應(yīng)熔煉法與真空電弧爐熔煉法類(lèi)似，真空感應(yīng)熔煉法也是煉制高熵合金中常用的一種方法。但是其原理和真空熔煉爐卻有所差別，圖1-3為真空感應(yīng)熔煉設(shè)備的內(nèi)部示意圖，它是通過(guò)電磁感應(yīng)來(lái)產(chǎn)生熱量的，通過(guò)包裹在樣品外面的金屬線圈產(chǎn)生渦流，從而加熱熔化合金原料。在熔煉過(guò)程中可以對(duì)原材料進(jìn)行真空脫氧、脫氮等一系列操作，因此熔煉的合金錠含的雜質(zhì)相對(duì)來(lái)說(shuō)較少。由于加熱快，抽真空時(shí)間短，操作方便容易控制等特點(diǎn)，這種方法比較適用于探索性的小規(guī)模實(shí)驗(yàn)。圖1-3真空感應(yīng)熔煉爐示意圖（3）機(jī)械合金化法機(jī)械合金化法又稱球磨法，是一種針對(duì)固態(tài)粉末制備的方法。首先將一定量的合金粉末放進(jìn)高能球磨機(jī)中與一定量的研磨介質(zhì)（一般為不銹鋼球）混合，之后合金粉末通過(guò)不斷地被攪拌研磨，經(jīng)過(guò)不斷地碎裂、變形和冷焊，在經(jīng)過(guò)一系列物理化學(xué)變化過(guò)程之后，形成成分均勻的納米晶粒[10]或者非晶合金的合金化[11]方法。由

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]高強(qiáng)度TiZrAlV合金的制備及組織性能研究[D]. 景然.燕山大學(xué) 2013
[2]L12相強(qiáng)化的耐熱鋁合金相關(guān)體系熱力學(xué)研究[D]. 薄宏.中南大學(xué) 2013

碩士論文
[1]耐高溫高熵合金的成分設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化[D]. 姚宏偉.太原理工大學(xué) 2017
[2]CuCrFeNiMn基高熵合金的微觀組織和耐腐蝕性能研究[D]. 房偉峰.鄭州大學(xué) 2014
[3]Al-Ti-Zr三元系相關(guān)系的研究[D]. 楊馮.中南大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3013112