CrMnFeCoNi高熵合金冷变形及退火后的组织与性能研究.pdf

中文摘要 摘 要 高熵合金作为一种新型金属材料，具有传统材料所无法比拟的优异性能，吸 引科研工作者投身到该研究并取得大量科研成果。高熵合金的迟滞扩散和晶格畸 变效应使其塑性变形及随后的回复与再结晶行为与传统合金不同，目前为止这方 面的研究报道还不多。本文就是探索冷变形及退火对高熵合金组织和性能的影响。 本论文研究的对象是具有简单面心立方（fcc ）晶格的CrMnFeCoNi 高熵合金， 采用真空电熔炉精炼、浇铸成型、电渣重熔、热锻、热轧等制成了近等原子比的 CrMnFeCoNi 高熵合金。通过设置其不同的冷变形量及冷压缩合金的退火温度，利 用蔡司金相显微镜、SEM 和TEM 电镜，维氏硬度计、电化学工作站等检测手段来 研究CrMnFeCoNi 高熵合金的冷变形特点及退火对其组织和性能的影响。 显微组织方面，CrMnFeCoNi 高熵合金经过冷变形后的晶粒大小几乎无变化， 变形量较大的冷拉伸（冷拉伸量 33% ）和冷压缩（冷压缩量28% ）试样中晶粒取 向只是稍微有些改变，而大变形量（冷压缩量 56% ）的情况下，晶粒才由原来的 近等轴晶粒变成了有方向性的细长晶粒，晶粒取向有倾向于{111} [110]方向。由此 可推测，CrMnFeCoNi 高熵合金的冷变形是晶内位错滑移和晶界之间滑动等综合作 用的结果。经过600 ℃退火处理的冷变形合金内部晶粒无明显长大，而经700 ℃ 和800 ℃退火后的大多数晶粒都有所长大，尤其是经800 ℃退火后所有晶粒都大 幅度增长，由原来的4.5 μm 达到约9 μm。该合金电化学腐蚀后的SEM 图片显示， 其冷变形和退火后的电化学腐蚀形貌均为点腐蚀。通过TEM 图片分析，冷变形后 的合金晶粒内部出现位错等缺陷，而经退火后，位错密度下降，出现了退火孪晶， 但未有第二相的产生，表明CrMnFeCoNi 高熵合金的高热稳定性。 在性能方面，冷变形后CrMnFeCoNi 高熵合金硬度随变形量的增加而升高， 实际冷压缩量为56% 的合金试样中心位置平均硬度达356 HV ，经过800 ℃退火 处理后硬度大幅下降至约184 HV ，恢复到冷变形前的硬度。表明800 ℃退火属于 完全再结晶退火，可推测该CrMnFeCoNi 高熵合金的实际再结晶退火温度在 700-800 ℃之间。冷压缩变形后合金耐腐蚀性随变形量的增加而降低，是位错、空 位等缺陷使晶粒内部产生的形变储存能增加，系统处于高能状态导致的；相同冷 变形量下的合金经过退火处理后，形变储存能得到释放，耐腐蚀性增强。 CrMnFeCoNi 高熵合金试样冷变形后的耐磨性能并不与硬度呈正相关，表明其耐磨 性能是强度、硬度、塑性和韧性等综合作用的结果。 关键词： CrMnFeCoNi 高熵合金；显微组织；冷变形；退火；性能 I 英文摘要 ABSTRACT High-entropy alloy is a new kind of alloy which has only a history of more than ten years, but it has superior properties that traditional materials can not reach. It attracts researchers to participate in this research and has achieved a lot of scientific research results. The sluggish diffusion and lattice distortion effects of high-entropy alloys make its plastic deformation and subsequent recovery and recrystallization properties different from that of traditional alloys. Few s