【摘 要】
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随着反装甲技术和工业应用的发展,以纯铜为主的传统药型罩材料难以满足相关领域对于破甲弹侵彻性能的高要求,迫切需要开发新型药型罩材料。高熵合金颠覆了传统的合金设计思想
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随着反装甲技术和工业应用的发展,以纯铜为主的传统药型罩材料难以满足相关领域对于破甲弹侵彻性能的高要求,迫切需要开发新型药型罩材料。高熵合金颠覆了传统的合金设计思想,具有优异的综合性能,在多领域展现出取代传统合金材料的巨大潜力。基于此,研发兼具高密度和高塑性的高熵合金作为药型罩材料,则可为破甲弹侵彻能力的提升开拓新途径。本文基于价电子浓度和理论密度计算,通过向单相面心立方结构的基体合金中添加高密度的Ta/Mo元素,设计了可能兼具高密度和高塑性的CoCuFeNiTax、CoCu0.5FeNiTax、CoFeNiTax及CoFeNiTa0.1Mox四个系列、共24个高熵合金成分。并通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜及电子万能试验机等多种分析测试方法,对铸态样品进行了组织结构、力学性能、磁性能及综合性能分析,研究发现:(1)随着Ta/Mo含量的增加,四个系列高熵合金均由单相FCC结构转变为FCC+Laves双相结构。CoCuFeNiTax系列合金普遍存在Cu偏析,且Laves相发生了由网状→网状+树枝状→网状+块状的形貌转变。CoCu0.5FeNiTax系列合金发生了由单相固熔体→亚共晶→近共晶→过共晶的形貌转变。CoFeNiTax及CoFeNiTa0.1Mox系列合金由单相固熔体转变为亚共晶形貌。(2)随着Ta/Mo含量的增加,四个系列高熵合金的屈服强度和维氏硬度逐渐增加,而塑性逐渐下降。其中,CoCuFeNiTax(x=0.1-0.2)、CoCu0.5FeNiTax(x=0.1-0.2)、CoFeNiTax(x=0.1-0.2)及CoFeNiTa0.1Mox(x=0-0.5)共11个合金成分同时具有高密度和高塑性,其实测密度、相对压缩率及断后伸长率完全或近似满足ρ≥8.94 g/cm3,εc>50%,δ>5%的设计要求,且同时具有低的矫顽力和高的饱和磁化强度,呈现出优异的软磁性能。(3)选择密度适中的单相FCC固熔体高熵合金,向其中添加高密度的金属元素,并通过VEC≥8,Λ>0.96这两个参数标准设计其添加量,能获得单相FCC固熔体结构的、且兼具高密度和高塑性的高熵合金成分。
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