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热压烧结(FeNiCoCr)100-x Al x (x=0、5)高熵合金的微观组织及力学性能

737 编辑：中冶有色网来源：王沛锦,艾桃桃,廖仲尼,赵堃,李文虎,寇领江,赵中国,邹祥宇

2024-04-11 16:02:46

高熵合金(HEAs)的出现大大拓宽了新型合金的设计范畴高熵合金具有优异的机械性能，如高强度、良好的延展性、耐高温及耐腐蚀等，已成为目前最为热门的研究领域[1~3] 与传统合金相比，HEAs一般至少由四五种主要元素构成，且每种元素含量大概在5%到35%之间[1] 多种组元易于形成高的混合熵，有利于简单固溶体的形成，如Fe50Mn30Co10Cr10[4]、Fe20Co20Ni41Al19[5]、WNbMoTa[6]等四元合金由于含有多种主要元素，HEAs通常缺乏化学长程有序[7]，但存在复杂的短程有序现象，在合金凝固时，小范围内(0.2~0.3 nm)某些元素的配对(如Al-Ni、Cr-Fe)偏向更大[8] 短程有序会造成“摩擦强化”，将持续影响塑性变形的整个过程，进而提高合金的屈服强度，却不降低其塑性[9] 而且各元素原子尺寸不一，使得HEAs晶格畸变严重，产生固溶强化作用，使得HEAs具有高的硬度和强度 FeNiCoCr系合金是最典型的一类HEAs，具有优异的结构稳定性[10]、机械性能[11~13]以及耐腐蚀性等[14] 通过Al添加使合金表现出独特的鸡尾酒效应[3] Al为FCC结构，若FeNiCoCr系合金中添加适量Al元素，其晶体结构会由FCC向BCC转变，硬度也随之提高[1,15~18] 当Al添加量较少时，合金的结构不变，屈服强度、断裂强度得以提高，是由于Fe、Ni、Co、Cr的原子半径相近，而Al的原子半径较大，会导致置换固溶强化作用此外，Al元素的添加会提高合金的层错能，有研究表明Al0.1CoCrFeNi 的堆垛层错能只有6~21 mJ/m2 [19]，而Al0.3CoCrFeNi的堆垛层错能约为51 mJ/m2 [20] 层错能对合金变形机制有显著影响，降低层错能将使位错从交滑移转为平面滑移，进一步降低层错能还会导致孪晶转变，甚至发生马氏体相变目前，研究人员对(FeNiCoCr)100-x Al x 合金已进行了大量的研究，但制备技术主要为真空熔炼和铸造法[10~13,17]，而采用粉末冶金法制备(FeNiCoCr)100-x Al x 合金的研究较少粉末冶金法制备高熵合金普遍使用了高能球磨工艺，但球磨罐需要抽真空并充入惰性气体，对设备要求较高，且容易引入杂质例如高能球磨时用异丙醇、无水乙醇等作为加工控制剂进行湿混，球磨后会

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