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王楚 2017-2020

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FeCoNiCrX高熵合金力学性能及微观结构研究

 

摘要：高熵合金具有高强度、高韧性、高的热稳定性及高应变硬化率等优良特性，有望在涡轮叶片、装甲及飞机起落架等变形极端条件下应用。本文选用(FeCoNiCrAl0.5)0.95Mo0.025C0.025、FeCoNiCrMo0.2和FeCoNiCrMn三种高熵合金为研究对象，通过准静态压缩和霍普金森压杆冲击实验对比研究了三种高熵合金的力学性能和剪切局域化特征，为三种高熵合金在变形极端条件下的应用以及FeCoNiCrX高熵合金的系统研究奠定理论基础。主要研究成果如下：

（1）Mo和C的添加能提高FeCoNiCrAl0.5高熵合金的应变硬化率，并使(FeCoNiCrAl0.5)0.95Mo0.025C0.025高熵合金帽型试样在高速变形时的裂纹尖端产生了窄而短的剪切带。

（2）FeCoNiCrMo0.2高熵合金准静态下的屈服强度为427 MPa，应变硬化率为1586 MPa，动态变形时应变速率敏感系数为0.628。

（3）FeCoNiCrMo0.2高熵合金帽型试样剪切局域化变形时的平均应变率约为5.5×105 s-1，流变应力达到了1500 MPa。其剪切带由形变孪晶、拉长亚晶和再结晶晶粒组成，变形机制为形变孪晶和动态再结晶机制。

（4）FeCoNiCrMn高熵合金剪切带中的纳米孪晶与再结晶晶粒具有比基体更高的强度。另外，随着压痕应变率的增加，剪切带的蠕变位移和应变率敏感系数也随之增加。

（5）动态加载下，三种FeCoNiCrX高熵合金均具有显著的应变率敏感性，并存在明显的锯齿行为。FeCoNiCrMo0.2和FeCoNiCrMn高熵合金帽型样品剪切局域化变形机制都为形变孪晶和动态再结晶机制。
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