傳統(tǒng)合金由一種基本元素和少量元素組成
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,新型的“多主元合金”(Multi-principal element alloys, MPEAs)應(yīng)運(yùn)而生[1~4]
多主元合金由三至四種元素按等原子比或近等原子比生成中熵合金(Medium entropy alloy, MEA),五種及以上主要元素生成的合金稱為高熵合金(High entropy alloy, HEA)[5]
多主元合金具有高熵效應(yīng)、緩慢擴(kuò)散效應(yīng)、晶格畸變效應(yīng)和雞尾酒效應(yīng)[1, 2],因此多主元合金在高溫、強(qiáng)輻照、高摩擦以及強(qiáng)腐蝕等極端領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景[6~13]
多主元合金中不同組元原子半徑的差異產(chǎn)生嚴(yán)重的晶格畸變,阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)
因此,晶格畸變是多主元合金固溶強(qiáng)化的關(guān)鍵因素[14~16]
VCoNi中熵合金具有典型的晶格畸變效應(yīng),其抗拉強(qiáng)度接近1 GPa,伸長(zhǎng)率約為55%,實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的強(qiáng)韌化性能協(xié)調(diào)[16, 17]
其原因是,V原子顯著增大了原子鍵距的波動(dòng),嚴(yán)重的晶格畸變使位錯(cuò)移動(dòng)需要的晶格摩擦應(yīng)力顯著提高[16]
與傳統(tǒng)合金類似,添加間隙原子可產(chǎn)生間隙強(qiáng)化和第二相強(qiáng)化[18, 19]
碳(C)是應(yīng)用最多的間隙原子之一
在CoCrNi中熵合金中加入C(0.75%,原子分?jǐn)?shù)),可使其強(qiáng)度提高且保持著75%左右的延伸率[20]
其原因是,C產(chǎn)生的間隙固溶強(qiáng)化提高了合金層錯(cuò)能,從而延緩孿晶的產(chǎn)生并減小孿晶層的厚度
這些細(xì)小的孿晶組織,可延緩塑性失穩(wěn)并顯著提高合金的加工硬化能力
在FeCoNiCrMn高熵合金中加入少量的C(0.1%,原子分?jǐn)?shù)),可使其在變形過(guò)程中產(chǎn)生更高密度的位錯(cuò)和后續(xù)退火中孿晶界的比例顯著降低,因?yàn)镃原子使合金的層錯(cuò)能增大[21]
Fe49.5Mn30Co10Cr10C0.5高熵合金的低溫(77 K)抗拉強(qiáng)度(1300 MPa)[22]比室溫顯著提高,且具有出色的延伸率(50%)
其原因是,C原子產(chǎn)生的間隙固溶強(qiáng)化和合金層錯(cuò)能的降低提高了晶格摩擦力,使位錯(cuò)滑移方式由波浪滑移轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫婊?
在合金的變形和熱處理過(guò)程中發(fā)生的織構(gòu)變化使樣品產(chǎn)生各向異性,因此研究其織構(gòu)演變至關(guān)重要
例如,冷軋?zhí)幚砗蟮腃oCrNi中熵合金產(chǎn)生以Brass為主的形變織構(gòu),而熱軋樣品則產(chǎn)生明顯的α取向且Brass織構(gòu)強(qiáng)度降低;熱處理后CoCrNi合金中的再結(jié)晶晶粒仍保留大量的形變織構(gòu)組分,
聲明:
“C含量對(duì)VCoNi中熵合金微觀組織和性能的影響” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)