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1、碩士學(xué)位論文粉末冶金TiVNbTa（Al）難熔高熵合金的制備、顯微組織及力學(xué)性能作者姓名高楠學(xué)科專業(yè)材料加工工程指導(dǎo)教師龍雁教授所在學(xué)院機(jī)械與汽車工程學(xué)院論文提交日期2018年4月Preparation，MicrostructureandMechanicalPropertiesofPowderMetallurgyTiVNbTa（Al）RefractoryHighEntropyAlloysADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate:GaoNanS
2、upervisor:Prof.LongYanSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分類號(hào)：TF124學(xué)校代碼：10561學(xué)號(hào)：201520101608華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文粉末冶金TiVNbTa（Al）難熔高熵合金的制備、顯微組織及力學(xué)性能廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目（公益研究與能力建設(shè)專項(xiàng)資金）（No.2015A010105011）作者姓名：高楠指導(dǎo)教師姓名、職稱：龍雁教授申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：工學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)名稱：材料加工工程研究方向：材料制備、成形及計(jì)算機(jī)應(yīng)
3、用論文提交日期：2018年4月15日論文答辯日期：2018年5月26日學(xué)位授予單位：華南理工大學(xué)學(xué)位授予日期：年月日答辯委員成員：主席：楊超（教授）委員：肖志瑜（教授）龍雁（教授）李小強(qiáng)（教授）劉允中（教授）摘要高熵合金作為一種全新的合金種類，吸引了越來越多的研究者的關(guān)注。難熔高熵合金具有高強(qiáng)度、高硬度、良好的耐磨性、優(yōu)異的高溫力學(xué)性能和物理性能等一系列優(yōu)異的性能。本文以難熔合金元素為基礎(chǔ)，采用機(jī)械合金化與放電等離子燒結(jié)相結(jié)合的方法制備了TiVNbTa和TiVNbTaAl0.25兩種難熔高熵合金，并對(duì)其
4、顯微組織和力學(xué)性能進(jìn)行了研究分析。研究了TiVNbTa和TiVNbTaAl0.25兩種難熔高熵合金的機(jī)械合金化過程。經(jīng)過40h球磨的兩種高熵合金均為BCC結(jié)構(gòu)的單相固溶體。其中TiVNbTa合金粉末的顆粒尺寸大多在5-15μm范圍內(nèi)，晶格常數(shù)為3.24?，平均晶粒尺寸為16.8nm，晶格畸變?yōu)?.77%；TiVNbTaAl0.25合金粉末的平均顆粒尺寸為5μm，晶格常數(shù)、平均晶粒尺寸和晶格畸變分別為3.23?、21.5nm和0.76%。研究了塊體TiVNbTa和TiVNbTaAl0.25兩種難熔高熵合金
5、的顯微組織和力學(xué)性能。在1100℃下燒結(jié)得到的兩種塊體合金均由BCC結(jié)構(gòu)的基體和FCC結(jié)構(gòu)的析出相構(gòu)成?；w元素分布比較均勻，且晶粒尺寸均在1μm以下；析出相彌散分布于基體的晶界和晶內(nèi)，富集較多的Ti和雜質(zhì)C、N、O元素，為TiN+TiC+TiO的復(fù)合物，前者平均顆粒尺寸在300nm以下，后者平均顆粒尺寸小于25nm。兩種高熵合金均具有優(yōu)異的室溫力學(xué)性能：TiVNbTa合金的室溫壓縮屈服強(qiáng)度（ζ0.2）、塑性應(yīng)變（εp）、斷裂強(qiáng)度（ζbc）和硬度分別為1506.33MPa、33.17%、2967.88M
6、Pa和460.9HV；TiVNbTaAl0.25的室溫壓縮屈服強(qiáng)度（ζ0.2）、塑性應(yīng)變（εp）分別為分別提高至1756.62MPa、36.19%、3321.32MPa和498.4HV。壓縮斷口由大量的韌窩組成，為典型的塑性斷裂。燒結(jié)溫度對(duì)TiVNbTa和TiVNbTaAl0.25兩種難熔高熵合金的顯微組織和力學(xué)性能產(chǎn)生了較大的影響。兩種合金的晶粒和析出相尺寸均隨燒結(jié)溫度的升高而長(zhǎng)大，析出相所占體積分?jǐn)?shù)則逐漸減小，合金在燒結(jié)溫度為1300℃時(shí)出現(xiàn)了晶粒的劇烈長(zhǎng)大現(xiàn)象。兩種合金的塑性隨燒結(jié)溫度的提高先增大
7、后減小，強(qiáng)度先減小后增大，均在1000℃和1100℃的燒結(jié)溫度下具有最優(yōu)的綜合力學(xué)性能。Al的加入提高了TiVNbTa高熵合金的強(qiáng)度、硬度和塑性，并降低了合金的密度；合金元素O、N的含量越高，TiVNbTa高熵合金的塑性越差，強(qiáng)度和硬度略有提高；與真空電弧爐熔煉法相比，機(jī)械合金化+放電等離子燒結(jié)的方法制備得到的TiVNbTa和TiVNbTaAl0.25兩種難熔高熵合金的壓縮屈服強(qiáng)度提高了400MPa以上，而合金塑性下降I較小，機(jī)械合金化+放電等離子燒結(jié)法制備的兩種高熵合金具有更為優(yōu)良的綜合力學(xué)性能。關(guān)鍵
8、詞：高熵合金；機(jī)械合金化；放電等離子燒結(jié)；顯微組織；力學(xué)性能IIAbstractAsanewtypeofalloy,highentropyalloys(HEAs)attractmoreandmoreresearchers'attention.Therefractoryhighentropyalloyhasaseriesofexcellentpropertiessuchashighstrength,highhardness,goodwearr
