FeMnCoCr系亚稳高熵合金的研究进展

高熵合金是一种原子排列有序,化学无序的新型多主元合金。通过改变合金元素的种类和浓度,能够调控合金系统层错能及显微组织的相稳定性,进而诱发形变孪晶、马氏体相变等塑性变形机制,最终使合金获得突出的综合力学性能。这种高熵合金的设计理念称为“亚稳工程”。亚稳高熵合金的显微组织、相结构及变形机制与合金体系的层错能密切相关。在FeMnCoCr系亚稳高熵合金中,随着系统层错能降低,面心立方结构稳定性下降,从而激活应变诱导马氏体相变(γ→ε),实现了合金强度和塑性的同时提高。本文主要介绍了FeMnCoCr系亚稳高熵合金的成分设计、制备及加工方法、微观结构和力学性能,并对亚稳高熵合金未来的研究方向进行了展望。     

预形变对Fe—Mn—Si合金γ=ε相变的影响

预形变强烈诱发Fe-Mn-Si合金产生γ→ε马氏体相变,预形变量较小时,形变诱发产生的γ→ε马氏体具有择优取向,同一晶粒内的ε马氏体片大多数取向相同;随预形变量增大,ε马氏体大量增多,ε马氏体片之间呈现交叉;预变量越,大将 叉现象愈严重,形变诱发的ε马氏体片的相互交叉是产生加工硬化的重要,原因之一,预形变对Fe-Mn-Si合金γ=ε相变过程的相变温度影响显著,随着预形变量的增大,合金的相变点Ms有不同程度升高,且含Si量越多,升高幅度越大;As和Af都明显升高,其升高幅度更为显著。     

预形变对Fe-Mn-Si合金γε相变的影响

预形变强烈诱发Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ合金产生γ→ε马氏体相变.预形变量较小时,形变诱发产生的γ→ε马氏体具有择优取向,同一晶粒内的ε马氏体片大多数取向相同;随预形变量增大,ε马氏体大量增多,ε马氏体片之间呈现交叉;预形变量越大,交叉现象愈严重,形变诱发的ε马氏体片的相互交叉是产生加工硬化的重要原因之一．预形变对Ｆｅ－ Ｍｎ－Ｓｉ合金εγ相变过程的相变温度影响显著,随着预形变量的增大,合金的相交点Ｍｓ有不同程度升高,且含Ｓｉ量越多,升高幅度越大;Ａｓ和Ａｆ都明显升高,其升高幅度更为显著．     

亚稳奥氏体型Fe-Cr-Mn(W,V)合金的组织稳定性研究

通过对形变奥氏体组织进行长期时效观察合金相演化过程 ,研究了低放射性亚稳奥氏体Fe Cr Mn(W ,V)合金的组织稳定性。实验表明 :合金在高于 40 0℃时 ,相平衡处在γ α σ三相区 ,低于 40 0℃可以保证亚稳奥氏体的稳定性。亚稳奥氏体可以发生γ→ε→α′→α转变也可以发生γ→γ(f)→α′(f)→α转变 ,ε马氏体不是γ→α转变的唯一中间过渡相。形变诱发ε马氏体形成过程中伴随奥氏体晶粒碎化 ,可产生细晶强化作用 ,这是开发亚稳奥氏体Fe Cr Mn合金的重要途径。     

奥氏体型Fe-Cr-Mn(W,V)合金相稳定性研究

通过形变加工和长期时效热处理 ,研究了 (C N)复合强化的Fe 13Cr 17Mn(W ,V)奥氏体合金的稳定性和相平衡特点。结果表明 :在 50 0℃以下合金奥氏体稳定 ,不发生γ→α转变。采用 (C N)复合添加晶粒细化 ,可有效抑制ε马氏体形成和σ相析出。 50 0～ 70 0℃长期时效后形变诱发大量碳化物析出 ,MS 点提高 ,加快形变诱发α′马氏体分解和再结晶 ,促使γ→α转变和σ相析出 ,合金奥氏体变得不稳定     

TB6钛合金热变形诱导马氏体转变

为研究TB6钛合金在β相区热变形后快冷过程中形变诱导马氏体的转变行为,采用圆柱试样在Thermecmaster-Z型热模拟试验机上进行热压缩试验,并计算β相条件下的稳定系数,观察热变形组织,测试材料的物相结构。结果表明:合金β相条件稳定下系数Kβ为1.06,β相处于机械不稳定状态,在β相区热变形后快冷过程中合金存在形变诱导转变斜方马氏体(α″),β相向斜方马氏体转变时3个点阵方向发生点阵应变为ε1=-7.1%,ε2=7.2%,ε3=1.1%的结果;形变诱导马氏体呈现针状和锯齿状两种形貌,其转变模式是先形成近似平行的细条状或针状主干,后从主干中不断生长成树枝状,且马氏体内部可能存在孪晶。     

亚稳奥氏体型Fe—Cr—Mn（W,V）合金的组织稳定性研究

通过对形变奥氏体组织进行长期时效观察合金相演化过程，研究了低放射性亚稳奥氏体Ｆｅ－Ｃｒ－ｎ（Ｗ，Ｖ）合金的组织稳定性。实验表明：合金在高于４００℃时，相平衡处在γ＋α＋α三相区，低于４００℃可以保证亚稳奥氏体的稳定性。亚稳奥氏体可以发生γ→α→α转变也可以发生γ→γ（ｆ）→＇（ｆ）→α转变，ε马氏体不是γ→α转变的唯一中间过渡相。形变诱发ε马氏体形成过程中伴随奥氏体晶粒碎化，可产生细晶强化作用，这     

奥氏体型Fe—Cr—Mn（M,V）合金相稳定性研究

通过形变加工和长期时效热处理，研究了（Ｃ＋Ｎ）复合强化的Ｆｅ－１３Ｃｒ－１７Ｍｎ（Ｍ，Ｖ）奥氏体合金的稳定性和相平衡特点，结果表明：在５００℃以下合金奥氏体稳定，不发生γ→α转变。采用（Ｃ＋Ｎ）复合添加晶粒细化，可有效抑制ε马氏体形成和σ相析出。５００～７００℃长期时效后形变诱发大量碳化物析出，Ｍｓ点提高，加快形变诱发α马氏体分解和再结晶，促使γ→α转变和σ相析出，合金奥氏体变得不稳定。     

形变温度对FeMnSiCrNiC合金第二相方向性析出及记忆效应的影响

基于控制第二相方向性析出提高铁基合金形状记忆效应的构想,研究了不同形变温度对Fe13.53Mn4.86Si8.16Cr3.82Ni0.16C合金γ/ε界面(母相丫与诱发马氏体ε之间界面)的数量和结构及随后时效第二相析出的数量和方向性的影响,以及第二相析出的数量和方向性对马氏体相变和形状记忆效应的影响.扫描电镜分析显示,形变温度远高于Ms时,无γ/ε面产生,时效后第二相析出少;形变温度接近Ms时,产生大量γ/ε面,时效后析出第二相数量很多,且方向性良好;形变温度进一步接近Ms时,γ/ε界面交叉,导致时效后方向性的第二相也交叉.透射电镜分析显示,析出方向性Cr23C6第二相的合金再次进行预变形时,产生的应力诱发马氏体具有单一方向.原因在于方向性Cr23C6及其产生的应力场对马氏体相交产生约束作用,避免马氏体片之间的交叉,使其具有更好的可逆转变性.     

形变+退火对CoCrCuFeNi高熵合金显微组织及性能的影响

对高熵合金CoCrCuFeNi进行30%形变及退火处理,分析了合金的点阵结构和晶粒形貌变化,并进行了硬度测试。结果表明,CoCrCuFeNi合金的部分树枝晶在冷形变后发生弯曲,硬度提高;退火后合金晶粒部分二次枝晶臂消失,硬度明显降低;高熵合金CoCrCuFeNi形变后退火在一定程度上促进了富铜相的溶解和原子的扩散。