CoCrFeMnNi高熵合金异质叠层结构组织和性能研究

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本课题从探究异质结构材料背后的强韧化机制出发,探索一种制备异质叠层结构高熵合金板材的新工艺,改善CoCrFeMnNi高熵合金强-韧塑性匹配关系。应用磁悬浮熔炼技术,获得组织成分均匀的CoCrFeMnNi高熵合金铸锭,随后对铸锭进行冷轧及退火再结晶。创新性地设计了一种工艺,即层叠冷轧态和退火态板材,通过热压焊合、冷轧形变,结合最后的热处理工艺成功制备了一种异质叠层结构CoCrFeMnNi高熵合金板材。利用光学显微镜,电子背散射衍射分析技术,透射电镜等表征手段,分析了铸态、冷轧态及退火态的组织,热压焊合处的界面焊合情况,使用显微硬度计、拉伸试验机分析异质结构板材的力学性能及组织结构,得到以下结论:(1)层叠小圆柱(冷轧态和退火态板材)的热压焊合质量与保温时间和小圆柱直径均有密切关系。保温时间过短导致小圆柱芯部和表层存在温度梯度,会出现开裂、错位问题;直径过小会导致热压形变阶段小圆柱产生扭曲,从而导致边缘开裂。将保温时间延长至30min,直径增加到15mm时,小圆柱在热压形变时不再发生错位;(2)经过热处理工艺调控,成功制备了微观组织很特殊的异质叠层结构高熵合金,保留了层与层之间的组织差异性;层与层之间界面的存在以及层内硬相包围软相的结构,都有助于几何必须位错的积累;(3)异质叠层结构新颖之处其一在于层与层之间的组织差异性,包括晶粒大小、位错密度等;其二,层内组织存在“硬相包围软相”的特殊结构,这得益于此次制备工艺的特殊性,此外,异质叠层结构包含了很多界面,即层与层之间的界面。以上这些特殊性均有助于几何必须位错的产生及存储来协调塑性形变,实际力学性能测试中也发现,其形变硬化能力有所提升。
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