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1、碩士學(xué)位論文粉末冶金NbMoTaWVCrx系難熔高熵合金的制備、組織及性能作者姓名陳曉東學(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,MicrostructureandPropertiesofPowderMetallurgyNbMoTaWVCrxRefractoryHighEntropyAlloysADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate:ChenXiaodongSupervisor:Prof.LongYanSouthCh
2、inaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分類號(hào)：TF124學(xué)校代碼：10561學(xué)號(hào)：201520101592華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文粉末冶金NbMoTaWVCrx系難熔高熵合金的制備、組織及性能廣東省科技計(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：陳曉東指導(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)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
3、：2018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）摘要高熵合金有著許多比傳統(tǒng)合金更為優(yōu)異的性能，如力學(xué)性能、耐腐蝕性能、電磁性能、耐輻照性能等，具有很廣闊的應(yīng)用前景和研究?jī)r(jià)值。高熵合金從誕生到現(xiàn)在才短短十幾年，還有很多研究有待深入。難熔高熵合金具有高強(qiáng)度、高硬度、良好的熱穩(wěn)定性等優(yōu)異性能，目前制備難熔高熵合金主要采用熔煉法，無(wú)可避免的會(huì)產(chǎn)生各種鑄造缺陷，而且由于熔煉法所需的溫度比較高，制備出的合金往往晶粒粗大，力學(xué)性能較差，限制了難熔高熵合金的發(fā)展。本論文采用機(jī)械合金化和放電等離子燒結(jié)術(shù)制備
4、了NbMoTaWVCrx(x=0,0.2,0.6,0.8,1)系難熔高熵合金，主要研究?jī)?nèi)容如下：研究了NbMoTaWVCrx系難熔高熵合金在機(jī)械合金化過(guò)程中各組元的合金化順序，發(fā)現(xiàn)合金化順序與元素熔點(diǎn)成負(fù)相關(guān)，熔點(diǎn)越低的元素最先合金化，球磨40h后合金化基本完成，制備出均勻細(xì)小的高熵合金粉末，其相結(jié)構(gòu)為BCC單相。研究了Cr含量對(duì)合金化速度的影響，發(fā)現(xiàn)Cr含量的增加會(huì)減緩合金化進(jìn)程，主要是由于高熵合金遲滯擴(kuò)散效應(yīng)阻礙了原子的互擴(kuò)散。研究了NbMoTaWVCr0.6難熔高熵合金的相組成、顯微組織及力學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)經(jīng)放電等離子燒結(jié)后，合金生成了兩種析出相
5、，一種為富Ta、V、O的四方相，形狀接近球形，往往在晶界和晶內(nèi)析出；另一種為富Cr、Ta、Nb、V的Laves相Cr2Ta，形狀不規(guī)則，往往在三叉晶界處析出，Cr2Ta在一定溫度下會(huì)發(fā)生同素異晶轉(zhuǎn)變，有C14和C15兩種形態(tài)，當(dāng)燒結(jié)溫度為1450℃、1500℃時(shí)，生成立方結(jié)構(gòu)的C15型Laves相，當(dāng)燒結(jié)溫度為1550℃、1600℃時(shí)，生成六方結(jié)構(gòu)的C14型Laves相。隨著燒結(jié)溫度的升高，Laves相的析出呈現(xiàn)先增多后減少的趨勢(shì)。當(dāng)燒結(jié)溫度為1500℃時(shí)，NbMoTaWVCr0.6的室溫壓縮屈服強(qiáng)度為2902MPa，塑性應(yīng)變?yōu)?.2%，顯微硬度為
6、859Hv，達(dá)到該成分下的最佳力學(xué)性能。設(shè)計(jì)了五種成分(x=0,0.2,0.6,0.8,1)的NbMoTaWVCrx系難熔高熵合金，研究了Cr含量對(duì)合金燒結(jié)后的相組成、顯微組織及力學(xué)性能的影響。發(fā)現(xiàn)Cr元素對(duì)合金中Laves相的形成有重要作用，當(dāng)Cr含量增加時(shí)，合金中的Laves相體積百分比增加，(Ta,V)O2相的體積百分比減小。當(dāng)Cr含量升高時(shí)，NbMoTaWVCrx系難熔高熵合金在室溫下的壓縮屈服強(qiáng)度從2756MPa（x=0）提高到3409MPa（x=1），顯微硬度也隨Cr含量的增加從795Hv提高到919Hv，這主要是由于隨著Cr含量的增加
7、，合金中固溶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化的作用更加明顯。NbMoTaWVCrx難熔高熵合金在室溫下的斷裂方式與燒結(jié)溫度有I關(guān)，1450℃和1500℃燒結(jié)的合金斷裂方式為以沿晶斷裂為主，伴隨少量剪切撕裂；當(dāng)燒結(jié)溫度升高到1550℃以上時(shí)合金斷裂方式轉(zhuǎn)變?yōu)橐源┚嗔褳橹鳎殡S少量剪切撕裂。關(guān)鍵詞：難熔高熵合金；粉末冶金；顯微組織；力學(xué)性能IIAbstractHighentropyalloys(HEAs)possessexcellentproperties,suchasmechanicalproperties,corrosionresistance,electrica
8、ndmagneticproperties,radiationresistanceandsoon.Ithasawideapp
