【摘 要】
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借鉴高熵合金设计理念,基于难熔元素的难熔高熵合金一经提出就凭借独特的组织性能一跃成为高温结构材料研究中的热点,但是难熔高熵合金的室温低塑韧性等劣势严重制约着其应用
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借鉴高熵合金设计理念,基于难熔元素的难熔高熵合金一经提出就凭借独特的组织性能一跃成为高温结构材料研究中的热点,但是难熔高熵合金的室温低塑韧性等劣势严重制约着其应用前景。为了解决难熔高熵合金低塑韧性的问题并开发新型高强高韧难熔高熵合金,本文利用电弧熔炼及液态氢化技术制备了TiZrNb Hf0.5Mo0.5难熔高熵合金,并在其基础上,利用锻压工艺及Al合金化改性对合金进行处理,以期进一步优化合金组织,优化合金的综合性能。氢化及未氢化的TiZrNbHf0.5Mo0.5难熔高熵合金均由单一无序的BCC相组成,氢化未改变高熵合金的相组成和晶体结构;一定含量的氢元素可细化枝晶,并有效降低晶粒尺寸;液态氢化能够显著提升TiZrNbHf0.5Mo0.5难熔高熵合金的室温压缩强度及塑性,并在不影响高温塑性的前提下提高合金的高温压缩强度。未氢化及10%氢分压下熔炼的合金室温压缩强度分别为1322MPa与1755MPa,断裂应变为22.5%与38.9%。在氢化基础上进行热锻压,锻压未改变高熵合金的相组成和晶体结构。经锻压后,晶粒破碎并沿垂直于锻压方向呈定向排列,同时合金组织得到了细化。氢元素的存在可以显著降低合金中的位错密度与位错塞积,并进一步细化晶粒。因此,合金经液态氢化及热锻压处理后,其强度及塑性将获得极大地提升。一定含量的氢元素将使锻态合金的室温压缩强度超过3100MPa,断裂应变超过55%,其900℃下的压缩强度也将升高至948MPa。探究了液态氢化对TiZrNbHf0.5Mo0.5Alx难熔高熵合金的影响。一定含量的Al元素与H元素可以略微细化晶粒,这也能够提高合金的强度同时改善合金的塑性,并且Al元素可以通过固溶强化略微提升难熔高熵合金的屈服强度。10%氢分压下熔炼的TiZrNbHf0.5Mo0.5Al0.1合金压缩强度超过了2000MPa,断裂应变达到了60%。通过液态氢化、热锻压、Al元素合金化等多种工艺相结合,我们实现了TiZr NbHf0.5Mo0.5难熔高熵合金的强韧化。
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