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【6h】

AlTiVZrB轻质高熵合金的微观组织和性能研究

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目录

声明

1 绪论

1.1 高熵合金的定义

1.2 高熵合金的特点

1.3 高熵合金的研究现状与存在的问题

1.3.1 高熵合金的研究现状

1.3.2高熵合金的应用

1.3.3 目前高熵合金研究存在的问题

1.4 轻质高熵合金的研究现状及存在的问题

1.5 本文的研究目的及意义

1.6 课题的研究内容及技术路线

2 试验方法

2.1 试验材料

2.2 材料制备

2.2.1机械球磨

2.2.2 热压烧结

2.3 材料的微观组织表征

2.3.1 电火花线切割

2.3.2 金相的打磨及抛光

2.3.3 微观组织表征

2.4 材料的性能评价

2.4.1 显微硬度测试

2.4.2 室温压缩力学性能及断口形貌

2.4.3 耐腐蚀性能

3 AlTiVZr0.2B0.2高熵合金的微观组织及力学性能研究

3.1 合金成分的筛选及初始合金AlTiVZr0.2B0.2组织研究

3.1.1 合金成分的筛选

3.1.2 AlTiVZr0.2B0.2合金的XRD分析

3.1.3 AlTiVZr0.2B0.2高熵合金的微观组织分析

3.2 AlTiVZr0.2B0.2高熵合金的密度和力学性能研究

3.2.1 AlTiVZr0.2B0.2高熵合金的密度

3.2.2 AlTiVZr0.2B0.2高熵合金的力学性能

3.3 本章小结

4 AlxTiVZr0.2B0.2高熵合金的微观组织及力学性能研究

4.1 AlxTiVZr0.2B0.2合金的XRD分析

4.2 AlxTiVZr0.2B0.2合金的微观组织分析

4.3 AlxTiVZr0.2B0.2合金的力学性能

4.4 本章小结

5 AlTiVZrB高熵合金的耐腐蚀性能研究

5.1 AlTiVZr0.2B0.2合金的动电位极化曲线

5.2 AlTiVZr0.2B0.2合金的EIS分析

5.3 AlxTiVZr0.2B0.2合金的EIS分析

5.4 本章小结

6 结论

参考文献

个人简历及硕士期间发表的成果

致谢

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摘要

本文在课题组前期AlNbTiVZr系列高熵合金研究的基础上,选取B代替Nb制备AlTiVZrB轻质高熵合金。经过理论计算,优选出最接近具有简单固溶体结构的高熵合金的9种合金成分。以AlTiVZr0.2B0.2合金作为初始合金研究了烧结温度对AlTiVZr0.2B0.2高熵合金的微观组织、密度、力学性能以及耐蚀性能的影响。在此基础上,采用不同Al摩尔分数,探究了Al含量的变化对AlxTiVZr0.2B0.2(x=0.2,0.4,0.6)体系高熵合金的微观组织、密度、力学性能以及耐蚀性能的影响。取得如下研究成果: 制备出了密度为4.71-5.01g/cm3的AlxTiVZr0.2B0.2(x=0.2,0.4,0.6,1.0)系列高熵合金,所制备的AlTiVZr0.2B0.2高熵合金的密度较课题组前期工作中的AlNbTiVZr系列高熵合金(5.05~5.25g/cm3)减小了6.75-10.3%。 烧结温度没有改变AlTiVZr0.2B0.2高熵合金的微观组织,5种烧结温度制备的AlTiVZr0.2B0.2高熵合金均由具有简单立方结构的基体相和TiB12与Al3Zr2析出相组成。随着烧结温度的升高,TiB12析出相的体积分数逐渐减少但Al3Zr2析出相的体积分数逐渐增加。 AlTiVZr0.2B0.2高熵合金的硬度和压缩强度随烧结温度的升高先增加后下降,1100℃制备的高熵合金具有最高的硬度(809.7Hv)和抗压强度(2080MPa)。其比强度明显高于目前常用TC4轻质钛合金。原因在于AlTiVZr0.2B0.2高熵合金金组织中存在大量球状的TiB12与Al3Zr2析出相粒子。1100oC烧结时,组织中的TiB12与Al3Zr2析出相弥散度最高,分布最均匀,因此对合金具有最好的弥散强化效果。 三种铝摩尔分数的AlxTiVZr0.2B0.2高熵合金(x=0.2,0.4,0.6)具有相同的微观组织,三种合金均由具有简单立方结构的基体相、细小的α相(TiB12)和γ相(V3B2)以及大量β相(Al2Zr3)组成。随着Al元素摩尔分数的增加,α相(TiB12)和γ相(V3B2)的体积分数逐渐减小而β相(Al2Zr3)逐渐增大,基体的XRD衍射峰向左发生了偏移,因此增加Al元素摩尔分数促进了β相(Al2Zr3)的析出,增大了基体的晶格畸变。 增加Al元素摩尔分数有利于改善AlxTiVZr0.2B0.2高熵合金(x=0.2,0.4,0.6)的硬度、抗压强度和比压缩强度。原因在于AlxTiVZr0.2B0.2高熵合金(x=0.2,0.4,0.6)微观组织中的α相(TiB12)、相(V3B2)和β相(Al2Zr3)具有良好的弥散强化、第二相强化效果,同时Al含量增加引起的高晶格畸变造成了高的固溶强化效果。其中β相(Al2Zr3)对基体的第二相强化以及Al原子对基体的固溶强化是AlxTiVZr0.2B0.2高熵合金(x=0.2,0.4,0.6)的力学性能改善的两个主要原因。 整体而言,AlxTiVZr0.2B0.2高熵合金(x=0.2,0.4,0.6,1.0)均具有良好的耐蚀性能。其中,1000oC和1100oC制备的AlTiVZr0.2B0.2高熵合金(x=1.0)和Al0.6TiVZr0.2B0.2高熵合金(x=0.6)具有最好的耐腐蚀性能。

著录项

  • 作者

    张一村;

  • 作者单位

    郑州大学;

  • 授予单位 郑州大学;
  • 学科 材料物理与化学
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 刘忠侠;
  • 年度 2019
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 化学;
  • 关键词

    高熵合金; 微观组织;

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