粉末冶金制备FeAlCuCoNixCrTi和FeAlCuCoNiCrxTi高熵合金的组织与性能研究

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本文选用Al、Ni、Cr、Fe、Cu、Co及Ti七种元素,按照等摩尔比的原则,利用粉末冶金方法制备出FeAlCuCoNixCrTi(x=0.5,1.0,1.5,2.0)和FeAlCuCoNiCrxTi(x=0.5,1.0,1.5,2.0)高熵合金,来研究合金的显微组织和力学性能。  通过测试分析发现,FeAlCuCoNixCrTi和FeAlCuCoNiCrxTi高熵合金均形成了简单的BCC(体心立方)结构+FCC(面心立方)结构。当Ni含量x=2.0时,合金中开始析出σ相,由 BCC+FCC+σ三相组成,其相数远远小于吉布斯相率所得的相数。经分析σ相为固溶了FeCr和少量AlNi金属间化合物的固溶相。加入的Ni元素进入具有FCC结构的Fe-Cr固溶体中,且Ni元素的增加抑制了Cu在晶界的偏聚,使得Cu在基体上分散比较均匀。FeAlCuCoNiCrxTi合金在基体上出现了由AlNi化合物和(α-Fe,Cr)固溶体组成的调幅组织,随着Cr含量的增加,合金未出现新的晶体结构。  合金的力学性能主要从合金的元素种类、个数以及晶体结构角度来分析。FeAlCuCoNixCrTi合金的硬度随Ni含量的增加先增大后减小,合金系中当Ni含量为1.5时,硬度最大,为565HV;压缩性能则随Ni元素含量的增加呈锯齿状趋势变化,Ni2.0合金的压缩强度最高,为1277MPa,最大变形量为13.2%。 FeAlCuCoNiCrxTi合金的硬度则在x=2时达到最高,为565HV,此时压缩强度也最高,为1194MPa,最大变形量为22.5%。
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