Al(1-x)CoCrFeNi(1+x)和Cu(1-x)CoCrFeNi(1+x)合金微观组织结构与性能的研究

So far, the research about high-entropy alloy are mainly focused on compression properties. We found that there is a big difference between the tensile properties and compression properties of some high-entropy alloys.These alloys possesse very good compressive strength and plasticity, but they do not have tensile plasticity, and their tensile strength are far smaller than compressive strength. This project is devoted to establishing the relations between microstructures and properties of Al(1-x)CoCrFeNi(1+x) and Cu(1-x)CoCrFeNi(1+x) high-entropy alloys, and founding the causes and rules of phase structure transformation from BCC to FCC for alloy performance optimization.

目前关于高熵合金力学性能的研究主要针对压缩载荷条件，申请者发现一些高熵合金的压缩与拉伸性能存在很大差异，这些合金虽然拥有很好的压缩强度和塑性，但其在拉伸载荷条件下的断裂强度远小于压缩载荷条件下的屈服强度，且合金不具备拉伸塑性。本项目研究Al(1-x)CoCrFeNi(1+x)和Cu(1-x)CoCrFeNi(1+x) 合金微观组织结构与力学性能的关系， BCC（基体）、FCC（相变）和FCC（富Cu）相的力学行为及其对合金力学性能的影响，引起合金从BCC（基体）→FCC（相变）相结构转变的原因及相转变规律，为高熵合金的设计和性能优化提供理论指导。

目前关于高熵合金力学性能的研究主要针对压缩载荷条件，申请者发现一些高熵合金的压缩与拉伸性能存在很大差异，这些合金虽然拥有很好的压缩强度和塑性，但其在拉伸载荷条件下的断裂强度远小于压缩载荷条件下的屈服强度，且合金不具备拉伸塑性。本项目以Ni元素分别逐渐替代Al元素和Cu元素，制备了CoCrFeAl(1-x)Ni(1+x)和CoCrFeCu(1-y)Ni(1+y)合金，研究了合金的成分、微观组织结构与性能之间的关系。当x=0时，合金为单一的bcc基体结构。当x=0.2和0.4时，合金由fcc相变和bcc基体二相组成。当x=0.6, 0.8和1.0时，合金具有单一的fcc相变结构。随着x的增大fcc相变相含量增加，而bcc基体相减少。当y=0, 0.2, 0.4和0.6时，合金由具有相同结构的fcc富Cu和fcc相变二相构成。当y=0.8和1.0时，合金具有单一fcc相变结构。随着y的增加fcc富Cu相含量减少，而fcc相变相含量增加。.Cu20Co20Cr20Fe20Ni20合金由fcc富Cu相和fcc相变相构成，而Cu82.30Co3.70Cr2.80Fe3.40Ni7.80和Cu6.10Co24.56Cr23.96Fe24.76Ni20.62合金都具有单一的fcc结构。三个合金都具有非常好的压缩塑性和加工硬化性能，Cu20Co20Cr20Fe20Ni20合金具有最大的曲服强度和杨氏模量，其次是Cu6.10Co24.56Cr23.96Fe24.76Ni20.62和Cu82.30Co3.70Cr2.80Fe3.40Ni7.80合金。Cu20Co20Cr20Fe20Ni20和Cu82.30Co3.70Cr2.80Fe3.40Ni7.80合金的拉伸塑性明显要比Cu6.10Co24.56Cr23.96Fe24.76Ni20.62大。在拉伸和压缩应力的作用下Cu20Co20Cr20Fe20Ni20和Cu6.10Co24.56Cr23.96Fe24.76Ni20.62合金合金都发生了沿晶破坏，在发生沿晶破坏裂前fcc富Cu相的强度比fcc相变相都发生了明显的塑性变形，结果证实fcc相变相的强度比fcc富Cu相大，fcc富Cu相具有较大的塑性，而fcc相变相具有较高的强度。