Nb和Ta合金化对CoCrFeNi高熵合金组织和力学性能的协同作用

采用真空电弧熔炼法制备CoCrFeNi-(Nb,Ta)系列高熵合金,详细研究Nb和Ta合金化对CoCrFeNi基高熵合金组织演变和力学性能的协同效应。Nb/Ta合金化方式影响(CoCrFeNi)_(88)Nb_(x)Ta_((12-x))合金的组织组成、共晶相片层间距、Laves相的尺寸形貌、两相体积分数及成分组成。Nb,Ta含量为等原子比时,合金组织组成为FCC+Laves两相共晶组织;Nb,Ta含量为非等原子比的合金则呈现为共晶(FCC+Laves)相和初生Laves相的组织结构,初生Laves相的体积分数和晶粒尺寸随Nb/Ta原子比的增加而单调增加。研究合金的压缩屈服强度与Laves相体积分数正向相关,压缩断裂强度几乎不受组织组成的影响,压缩塑性则与Laves相的体积分数、类型与尺寸分布呈现负相关。计算分析CoCrFeNi-(Nb,Ta)高熵合金的强化机制,探讨合金组织组成对其强度的作用规律。分析表明,细晶强化和Laves相的第二相强化是提升合金屈服强度的主要因素。

CrFeNi_(2)B_(x)高熵合金的微观组织及力学性能

采用非自耗真空熔炼法制备了CrFeNi_(2)B_(x)(x=0、0.2、0.4、0.6、0.8和1.0)高熵合金,并研究了B元素对CrFeNi_(2)合金的晶体结构、显微组织和室温力学性能的影响。结果表明:CrFeNi_(2)合金为单相FCC结构,随着B元素的加入,CrFeNi_(2)B_(0.2)合金中的FCC相产生了晶格畸变并有较硬的第二相硼化物生成,形成了FCC相和FCC相+不规则片状硼化物相的亚共晶组织;当x=0.4时,形成了FCC相+不规则片状硼化物相的共晶组织;当x>0.4时,形成了条状或者块状硼化物相和FCC相+不规则片状硼化物相的过共晶组织。随着硼化物含量的增加,合金的硬度和屈服强度增加,塑韧性下降。CrFeNi_(2)B_(0.4)合金具有最好的综合力学性能,其硬度为248.4 HV30,屈服强度、断裂强度和压缩率分别为803.8 MPa、1080.1 MPa和32.2%。当δ≥3.25%,-27.04 kJ/mol≤ΔH_(mix)≤-5.15 kJ/mol和6.89≤VEC≤8.23时,含硼高熵合金趋向于形成金属化合物。

(NiAl)_(63-x)V_(20)Cr_(17)B_(x)共晶高熵合金的组织和性能

采用非自耗真空熔炼炉制备了一组非等摩尔比的高熵合金(NiAl)_(63-x)V_(20)Cr17B_(x)(x=0、0.2、0.4、0.6、0.8和1.0,摩尔比),通过XRD、EPMA、万能材料试验机等手段研究了B含量对合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,(NiAl)_(63)V_(20)Cr_(17)合金为B2+BCC双相共晶结构,属于海藻状共晶枝晶,规则的片层共晶被不规则的片层共晶包围。随着B含量增加,(NiAl)_(63-x)V_(20)Cr_(17)Bx合金的微观结构由片层状共晶结构(x=0)转变为亚共晶结构(x>0.4),纳米沉淀物(含M_(2)B化合物)在初生相上析出。合金硬度先增加后减小,断裂强度和断裂应变持续增大。当x=0.8时,高熵合金具有良好的综合力学性能,其硬度(HV)为556,屈服强度为1 523 MPa,断裂强度为3 348 MPa,断裂应变为34.5%。