NiAl基共晶高熵合金的成分设计与微观组织研究

来源 :西安理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenzi004
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
NiAl合金由于具有低密度(5.9g/cm3)、高熔点(1638℃)、高热导率(76W/m.K)和优异的抗氧化性能等优点,有望成为新一代理想的结构材料,但是其强度低以及室温脆性限制了其应用。目前改善其强度和脆性的方法多是对NiAl合金进行合金化形成NiAl基共晶合金,例如 NiAl-34Cr、NiAl-9Mo、NiAl-28Cr-6Mo、NiAl-39V、NiAl-1.5W 等合金,但很难同时获得高的强度和塑性。近期注意到共晶高熵合金可以综合基体相和高熵相的各自优势获得很好的性能,因此考虑将共晶高熵合金的概念应用到NiAl中,即向NiAl中同时添加多种元素,设计出多个NiAl基共晶高熵合金以期获得优异的性能。借鉴共晶高熵合金的设计思路,在NiAl合金中引入Mo、Cr、V、Fe元素,形成以NiAl为基体的共晶高熵合金。结合JMatPro软件模拟凝固路径和试错法来寻找合金的共晶成分点,分别设计了 NiAl-MoCrV系、NiAl-MoCrFe系和NiAl-MoCrVFe系共晶高熵合金。其中,NiAl-MoCrV系高熵合金通过调整合金中元素含量,随着合金中Mo、Cr、V元素含量增加,合金的组织演变过程为:NiAl初生相+共晶相→全共晶相→MoCrV初生相+共晶相,该体系的共晶成分点为NiAl-Mo8.7Cr8.7V8.7,其组织由NiAl相和MoCrV相组成,NiAl-Cr8.7Mo8.7V8.7共晶高熵合金的屈服强度为1557.49MPa,应变值为10.27%。相比之下过共晶NiAl-Mo10Cr10V10合金拥有较高的强度(1708.52MPa)和应变值(20.93%)。在NiAl-MoCrFe体系中,随着Mo、Cr、Fe元素含量的增加,合金的组织演变过程为:NiAl初生相+共晶相→全共晶相→MoCrFe初生相+共晶相,该合金体系的共晶成分点为NiAl-Mo14.5Cr14.5Fe14.5,由于MoCrFe相的硬度较高,过共晶NiAl-Mo16Cr16Fe16合金中MoCrFe的体积分数较大,因此该合金的强度和硬度最高,合金的压缩断裂形式为解理脆性断裂模式。在NiAl-MoCrVFe体系中,通过调整Mo、Cr、V、Fe元素含量量,该体系高熵合金的共晶成分点为NiAl-Mo10Cr10V10Fe10,该共晶高熵合金由NiAl相和MoCrVFe相组成,研究结果显示过共晶NiAl-Mo11Cr11V11Fe11中由于存在大量MoCrVFe初生相,MoCrVFe相硬度较高,因此导致对应合金的屈服强度高。NiAl-(MoCrVFe)44的压缩性能最佳,屈服强度为2190.23MPa,抗压强度为3542.46MPa,应变值19.43%。
其他文献
以高速干切削为代表的绿色加工制造业快速发展,迫切需要提高刀具涂层的宽温域使役性能,相较于作为刀具涂层而被广泛使用的传统金属氮化物涂层,多主元氮化物涂层具有更为优异的室温力学性能及良好的高温稳定性,有望作为刀具保护涂层进一步提高刀具的宽温域使用性能。但目前有关多主元氮化物涂层高温摩擦学性能研究鲜有报道,针对于此,本文通过多靶顺序沉积的方式,通过改变氮气流量和基体偏压制备了(TiAlCrMoW)Nx多
随着航天、航空及汽车领域高端装备的发展,以及对轻量化构件的需求,具有高承载,高精度和高可靠性的带内齿形复杂筒形件被广泛的应用于关键部件上。此类构件通常其形状复杂,齿形数多、尺寸精密,属于难成形结构,采用传统的工艺成形,存在材料利用率低、加工效率低、尺寸精度差等缺点,旋压成形技术作为局部连续加载的板体成形工艺。则为此类构件的成形制造提供了新的途径。然而,由于其整体结构形状复杂,旋压成形过程中容易出现
空气压缩机目前应用非常广泛,而缸体是空气压缩机的关键零件,铝合金由于质量轻、比强度高、易于加工成型已经全面取代了铸铁成为制造缸体的原料;然而使用过程中暴露出很多缺陷与不足,铝合金由于表面硬度低、耐磨性能较差急需改善。通过表面处理的方法可以改善铝合金的表面性能,拓宽铝合金的应用范围。本文以缸体用6061铝合金为基体材料,对其进行微弧氧化处理,研究了溶液成分和正负电流密度对微弧氧化陶瓷层表面粗糙度、微
TA2-Q345复合板同时具备了钛的耐腐蚀性和钢的高强度,所以TA2-Q345复合板在压力容器中的用量逐年增加。压力容器都是在高温、高压甚至腐蚀性介质的环境中工作,但在制造过程中所产生的焊接残余应力会直接影响压力容器在高温、高压以及腐蚀性介质中的工作寿命。因此本文基于热弹塑性理论,利用ANSYS有限元软件模拟研究TA2-Q345复合板在不同焊接工艺下焊接的温度场和应力场,获得TA2-Q345复合板
3D打印钛合金内流道零件已经越来越凸显出设计制造和结构性能方面的优势,但内流道表面抛光问题依然严峻。化学抛光装置简单,效率高成本低,但抛光后金属表面易产生腐蚀且不能显著改善粗糙度。微磨料浆体射流抛光是一种潜在的复杂内流道抛光方法,物理磨抛力量强,但国际国内较少有系统的研究和科学报道。本文首先对化学和微磨料浆体射流抛光进行独立研究,揭示两种抛光方式的优缺点,结合两种方法各自的特点创新提出针对3D打印
高硅铝合金具有轻质高强、高耐磨、高导热及低热膨胀系数等优异性能,与铝合金缸体和活塞的相容性好,查阅文献资料有喷射沉积技术制备高硅铝合金缸套的相关报导,但由于其工艺流程非常复杂,且生产效率低下,制备成本较高。基于高硅铝合金作为表面耐磨层的开发,本文采用内孔超音速等离子喷涂高硅铝涂层对缸体内壁实现耐磨强化,以替代缸套的作用,实现发动机的轻量化。本文首先对内孔超音速等离子喷涂的工艺参数进行优化,探索总气
钨及其合金具有熔点高、密度大、高温强度好、弹性模量高、热膨胀系数小等优点,在航空航天、军事、核工业等领域有着广泛的应用,被誉为工业的“牙齿”。然而,在某些实际应用中,钨及其合金的性能或寿命受到表面硬度低、耐磨性差限制,在表面制备硬质防护是解决这一问题的有效途径。本工作利用间隙原子渗碳法在钨表面制备了 WC硬质层。选择高碳钢作为提供间隙碳原子的碳源,间隙碳原子扩散到钨基体中,形成碳化物硬质层。针对W
微弧氧化过程中等离子体放电对金属基体应力的影响是降低金属基体疲劳性能的本质原因,但等离子体放电的累积能量和最大弧光微区能量是由电源负载特性控制的。基于此,本文研究了不同电源负载特性下陶瓷层生长时弧光放电的累积热效应及最大弧光微区能量,采用升降法研究对应试样的疲劳性能,结合微弧氧化处理后镁基体平均残余拉应力值的改变及分布状态,探讨了不同电源负载特性下等离子体放电对镁合金微弧氧化试样疲劳性能的作用机制
随着汽车工业的飞速发展、机动车数量的持续上升、技术进步和机器的不断更新,工业上对发动机的性能要求越来越高。因此对发动机关键零部件轴瓦的性能要求也越来越高,研究者一直致力于轴瓦材料的改性和新型轴瓦材料的研究,来解决轴瓦性能和发动机高速、高载荷发展之间的矛盾。本文对Cu基轴瓦上热浸镀Pb-Sn合金工艺及其镀层的摩擦磨损性能进行研究,为实现热浸镀在轴瓦材料上的应用具有积极作用。首先在Cu基体上热浸镀Pb
本文采用垂直提拉连续铸造技术制备出高球墨数(400个/mm2)且尺度、分布均匀的超细密球墨铸铁,采用等温淬火热处理及碳配分热处理调控其基体显微组织,通过不同热处理工艺参数对超细密球墨铸铁基体组织中α/γ相尺度、含量及其碳浓度分布进行调控,并探究了组织结构参数与力学性能的相关性规律及其摩擦磨损行为。主要结论如下:超细密球墨铸铁经等温淬火热处理后,其显微组织主要由球状石墨、α相以及γ相构成,并且其结构