(CoCrFeNi)91Al6Ti3高熵合金的微觀組織及力學(xué)性能

前言

隨著工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，特別是在航空航天和核能等領(lǐng)域，對高性能合金材料的需求日益增長。高熵合金因其獨(dú)特的顯微組織和優(yōu)異的力學(xué)性能而受到廣泛關(guān)注。本文研究了(CoCrFeNi)91Al6Ti3高熵合金的微觀組織和力學(xué)性能，通過真空感應(yīng)熔煉、冷軋和熱處理工藝制備合金，并分析了其在不同溫度下的拉伸性能及變形機(jī)制。

材料制備

采用高純度（99.9%以上）的Co、Cr、Fe、Ni、Al、Ti為原料，利用真空感應(yīng)熔煉爐制備了(CoCrFeNi)91Al6Ti3合金鑄錠，總重約300g。熔煉過程在高純度氬氣保護(hù)下進(jìn)行。鑄錠經(jīng)過打磨、高溫均勻化處理（1200℃下24小時）、冷軋變形（變形量為70%）和時效處理（1150℃下5分鐘再結(jié)晶處理，隨后800℃下10小時時效處理）。

實驗方法

拉伸實驗：利用力學(xué)試驗機(jī)分別在室溫和高溫（600℃、700℃、800℃）下進(jìn)行單軸拉伸實驗。

顯微組織分析：使用掃描電鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）觀察樣品的顯微組織和變形機(jī)理。SEM用于觀察熱處理后的微觀組織和拉伸斷口形貌，TEM用于表征微觀結(jié)構(gòu)和相成分。

結(jié)果與討論

微觀組織分析

經(jīng)過800℃時效處理后，(CoCrFeNi)91Al6Ti3合金呈現(xiàn)出典型的多相組織。SEM圖像顯示，基體中析出了大量塊狀和片狀的L21相，主要分布在晶粒內(nèi)部，少量分布在晶界處。通過腐蝕掉FCC基體后，觀察到高密度、彌散分布的球形L12納米顆粒。

力學(xué)性能分析

拉伸性能：在不同溫度下進(jìn)行的拉伸實驗表明，隨著拉伸溫度的升高，合金的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度逐漸降低，而延伸率先增大后減小。具體數(shù)據(jù)如表1所示，合金在600℃下具有最佳的綜合力學(xué)性能，抗拉強(qiáng)度達(dá)到754 MPa，延伸率為22.9%。

斷口形貌：SEM觀察表明，室溫和600℃下的拉伸斷口呈現(xiàn)出韌性斷裂特征，斷口表面分布著大量韌窩。隨著溫度的升高，斷口形貌逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔烟卣鳎?00℃和800℃下的斷口表面出現(xiàn)小平面和球狀顆粒。：在不同溫度下進(jìn)行的拉伸實驗表明，隨著拉伸溫度的升高，合金的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度逐漸降低，而延伸率先增大后減小。具體數(shù)據(jù)如表1所示，合金在600℃下具有最佳的綜合力學(xué)性能，抗拉強(qiáng)度達(dá)到754 MPa，延伸率為22.9%。