【摘 要】
：
本文选择了Al、V、Cr、Mn、Fe、Ni等具有中低中子吸收截面的元素,基于原子半径差δ、混合焓?Hmix、混合熵Smix、价电子浓度VEC等参数,利用经验公式设计并制备了一系列具有不同晶体结构的高熵合金,系统研究了它们的组织结构、力学性能、抗辐照损伤性能及其作用机制,主要成果如下:（1）通过调整V和Ni元素的含量,分别获得了具有FCC、FCC+BCC、BCC结构的CrMnFeNi2、V0.1Cr
论文部分内容阅读
本文选择了Al、V、Cr、Mn、Fe、Ni等具有中低中子吸收截面的元素,基于原子半径差δ、混合焓?Hmix、混合熵Smix、价电子浓度VEC等参数,利用经验公式设计并制备了一系列具有不同晶体结构的高熵合金,系统研究了它们的组织结构、力学性能、抗辐照损伤性能及其作用机制,主要成果如下:（1）通过调整V和Ni元素的含量,分别获得了具有FCC、FCC+BCC、BCC结构的CrMnFeNi2、V0.1CrMnFeNi0.9、VCrMnFe高熵合金。三种合金的压缩断裂应变均超过50%,屈服强度依次上升,分别为:44.9 MPa、250 MPa、660 MPa。（2）以单相FCC结构的CrMnFeNi2高熵合金为基础,添加不同含量的Al元素后发现:Al0.3CrMnFeNi2高熵合金仍为单相FCC结构,压缩断裂应变超过50%,但屈服强度与硬度稍低,分别为229 MPa、137 HV;Al0.8CrMnFeNi2高熵合金的晶体结构为FCC+BCC+B2+少量的Fe Cr富集相,第二相的析出导致压缩断裂应变降低为40.6%,但屈服强度与硬度明显提高,分别可达836 MPa、330 HV;随着Al含量进一步增加,Al1.0CrMnFeNi2高熵合金的晶体结构为BCC+B2+大量的Fe Cr富集相,压缩断裂应变下降为35%,屈服强度与硬度分别为786 MPa、421 HV。（3）以双相FCC+BCC结构的V0.1CrMnFeNi0.9高熵合金为基础,添加不同含量的Al元素后发现:Al0.2V0.1CrMnFeNi0.9高熵合金的晶体结构为FCC+BCC+B2,压缩断裂应变为48.7%,屈服强度与硬度分别为696 MPa、324.5 HV;Al0.5V0.1CrMnFeNi0.9晶体结构为BCC+B2,压缩断裂应变为45.8%,屈服强度与硬度分别为1104 MPa、403.2HV。对该合金的强化机制做了评估,结果表明沉淀强化是最主要的强化机制;Al1.0V0.1CrMnFeNi0.9晶体结构也为BCC+B2,压缩断裂应变为7.5%,屈服强度与硬度分别为1226 MPa、543.5 HV,这主要是因为枝晶间析出了调幅分解组织,在晶界造成了应力集中,从而使合金发生脆性裂断。（4）对FCC结构的CrMnFeNi2、BCC结构的VCrMnFe和BCC+B2结构的Al0.5V0.1CrMnFeNi0.9高熵合金做了He+辐照实验。结果发现:三种合金辐照前后未有相变发生,但随着辐照剂量的增加,CrMnFeNi2高熵合金晶格常数变化波动最小,而VCrMnFe与Al0.5V0.1CrMnFeNi0.9高熵合金晶格常数变化波动较大;在3×1016 ion/cm2辐照条件下,CrMnFeNi2、VCrMnFe、Al0.5V0.1CrMnFeNi0.9高熵合金的氦泡体积密度分别为:8.57×1023、3.80×1023、2.32×1023m-3,氦泡尺寸分别为:2.09、3.00、3.60 nm;CrMnFeNi2合金纳米硬度增幅最大为77.91%,VCrMnFe纳米硬度增幅最大为37.91%,Al0.5V0.1CrMnFeNi0.9高熵合金纳米硬度增幅最大为13.14%,具有最好的抗辐照性能。
其他文献
工业纯铁具有单一铁素体组织,综合强韧性好,是良好的软磁材料,广泛应用于电子工业等领域。同时,工业纯铁还具有钢铁材料的典型元素和结构,对研究体心立方结构（Body-centered cubic,BCC）金属具有基础性意义。关于工业纯铁疲劳变形后微观位错结构、宏观应力应变及断裂行为等已有大量研究,但对细观层次上疲劳变形机理研究尚存不足。因此,本文以工业纯铁为研究对象,将电子背散射衍射（Electron
高速精密压力机广泛应用于电子器件、轨道交通以及航空航天等领域,滑块下死点精度是决定其产品质量以及模具寿命的重要参数,同时也受到多种因素影响。针对高速精密压力机关键构件运动精度进行分析与优化设计具有重要意义。本文以高速精密压力机双滑块六杆机构为研究对象,研究转动副磨损以及杆件弹性变形对滑块下死点精度的影响,综合考虑两者分析结果以及杆件制造误差,进行连杆长度公差精度综合与可靠度评价,并对下死点精度测试
激光增材制造技术（LAM）是一种新型制造技术,其是利用高能量激光束逐层熔化金属粉末,直接从三维CAD模型中生成金属零件的先进技术。因具有生产周期短、加工成本低、材料利用率高、不受零部件尺寸和几何形状限制、无需模具直接实现近净成形等优势,受到了广泛的关注和重视。然而目前用于激光增材制造的钛合金多为传统的合金体系,并未考虑到激光增材制造过程中独特的超高温、强对流、小熔池的微区物理冶金条件以及超高温度梯
难熔高熵合金结合了高熵合金的设计理念,以高熔点的前过渡族难熔元素为主,是一种特殊的高熵合金。该类合金不仅具有高强度,良好的抗氧化和抗腐蚀等性能,而且由于高熔点元素的引入,使得其高温性能更加优异,有望作为高温合金应用于航空航天。然而相较于传统的Ni基高温合金,目前主流的含Al的轻质难熔高熵合金体系的共格组织结构呈现“倒置”状态,并且纳米析出粒子形貌不完美,导致该类合金体系仍存在较大脆性。研究表明,通
非均匀润湿性表面在雾气收集、液滴运输等领域具有重要的应用价值,但非均匀润湿性表面的制备工艺存在耗时、复杂、材料通用性较差等问题。论文采用一种高效且通用性较强的激光加工方法,通过两次激光刻蚀结合低表面能修饰制备非均匀润湿性表面,着重对非均匀润湿性表面的润湿性、实际应用和时效性进行分析研究。主要内容包括:利用激光刻蚀结合氟代烷基硅烷（FAS）溶液的低表面能改性构造超疏水表面,然后利用二次激光刻蚀制备诸
近些来高熵合金的研究主要集中于组织结构与力学性能方面,而在功能方面研究甚少。若通过合理的元素选择、成分设计和退火工艺优化,以期获得在极端服役条件下,具有良好软磁性能且保证不失效的优良合金,则会扩宽软磁高熵合金的应用范围。本文向单相面心立方Fe Ni Co基体合金中加入Al和Si元素,同时向双相FCC+PC结构Fe2Ni Co基体合金中加入Al或Si元素,设计了兼具良好强塑性和软磁性能的三个合金系列
同质异构纳米多层涂层是一类有潜力同时兼具硬度和韧性的材料体系,有望克服涂层异质界面价电子的Friedel振荡导致的韧性降低问题。本文采用高功率调制脉冲磁控溅射（Modulated Pulsed Power Magnetron Sputtering,MPPMS）和脉冲直流磁控溅射（Pulsed DC magnetron sputtering,PDC）复合沉积了可同时具有六方Cr2N和立方CrN的Cr
近些年来涂层刀具的发展受到了广泛关注,并且在商业中已经得到了广泛应用。因为金刚石的优点甚多,如金刚石具有高硬度、摩擦系数低、导热性好、且化学稳定性好,因此是目前涂层刀具的最佳涂层材料。金刚石涂层刀具在加工陶瓷材料、金属基复合增强材料以及其他难加工材料上有着重要的意义,高质量的涂层对于提高刀具寿命来说十分重要,比如金刚石涂层无剥落、薄膜内残余应力小等等。因此,当金刚石涂层刀具沉积实验完成后,选择合适
未来磁约束聚变堆的偏滤器和第一壁靶板直接面对等离子体,承受极高的热负载和高通量的离子和中子辐照,钨（W）目前被认为是最有前途的面对等离子体材料（PFMs）。纯W的韧脆转变温度（～100-400°C）高于室温,不利于部件加工,而其再结晶温度约为1150-1350°C,也不能满足PFMs的服役要求。固溶合金化和第二相粒子（氧化物或碳化物）弥散强化是改善W材料性能的主要途径。W材料主要通过粉末烧结制备,
随着现代科学技术的不断进步发展,航空航天以及核工业等对高温材料提出了更严峻的要求,以难熔金属为主的传统合金难以满足1300℃以上温度范围的高温性能要求,因此迫切需要开发更加优异的高温合金。高熵合金基于多组元的独特设计理念,颠覆了传统的合金设计理念,在高温领域展现出巨大的潜力。基于此,本文主要开发兼具高强度和优良塑性的难熔高熵合金。本文基于物相参数和固溶强化模型进行模拟计算,以Nb-Mo-Ta-W系