纳米微结构高熵合金基复合材料原位合成及精铸成形规律

多主元高熵合金具有十分优异的显微组织和力学性能，被誉为几十年金属材料及来合金化理论的三大突破之一，国内外竞相研究，但高熵合金基复合材料的原位自生合成及铸造成形迄今国内外仍未见文献报道。申请者率先研发了纳米微结构高熵合金基复合材料的原位自生反应合成，及其复杂构件的离心熔模精铸一体化成形新工艺，业已制备出原位自生微/纳米尺度TiC颗粒增强高熵合金复合材料，及其复杂构件。借助高分辨电镜、SEM、TEM、XRD、DSC差热分析等测试手段，深入研究高熵合金基复合材料的纳米析出相与微/纳米尺度陶瓷增强相的形成机理，以及显微组织演进规律，研究基体合金与增强相的界面结构及复合材料断裂行为，进而揭示复合材料的强化机理，深入分析复合材料制备工艺参数与显微组织和力学性能的相关规律。此外，深入研究高熵合金复合材料的精铸成形规律，揭示复合材料熔体在离心力场中的充型流动规律以及停止流动机理。

多主元高熵合金具有十分优异的显微组织和力学性能，被誉为几十年以来金属材料合金化理论的三大突破之一，国内外竞相研究，但迄今国内外仍未见高熵合金基复合材料的原位自生合成及铸造成形文献报道。. 申请者率先研发了纳米微结构高熵合金基复合材料的原位自生反应合成，业已制备出原位自生微/纳米尺度TiC颗粒增强高熵合金复合材料，及其复杂构件。.本项目借助高分辨电镜、SEM、TEM、XRD、DSC差热分析等测试手段，深入研究了高熵合金基体形成机理，克服了传统观点只以混合熵解释高熵合金形成机理的不足，提出了吉布斯自由能为最终判据，成功解释了固溶体型高熵合金及具有纳米析出相的纳米微结构高熵合金的形成微观机理，并推导了纳米微结构高熵合金基体的形成热力学判据，通过实验验证了机理的正确性。. 分析了高熵合金基体显微组织演进规律以及铸件壁厚等因素对高熵合金基体与增强相形态和分布的影响规律，研究了高熵合金基复合材料增强相的原位合成机理，提出了微米尺度增强相“原位反应/双向扩散”形成机制和纳米尺度增强相“过饱和析出”机制，并深入分析了陶瓷增强相形成动力学过程和动力学规律。.研究了基体合金与增强相的界面结构，结果表明TiC增强高熵合金复合材料为无反应型界面类型，界面洁净；热错配区内增强相与基体纳米析出存在强烈的交互作用，其规律为靠近增强相附近，热错配应力大，晶格畸变能大，纳米析出相尺寸小而密度大；分析了复合材料断裂行为，发现纳米微结构高熵合金基体纳米强化新型模式，深入分析了复合材料制备工艺参数与显微组织和力学性能的相关规律。. 此外，深入研究高熵合金复合材料的精铸成形规律，揭示复合材料熔体在离心力场中的充型流动规律以及停止流动机理。