热力耦合作用下AlxCoCrFeNi高熵合金的相转变机制

High entropy alloys (HEAs) are designed based on multi-component elements which breaks the traditional alloy design theory. Due to its specific structure and excellent properties, HEAs have potential applications as engineering materials and became a hot research topic since ten years ago. Recently, the phase transition of HEAs during thermo-mechanical process and its effects on mechanical properties have become a key point which limits its applications. Therefore, this project investigates thermo-mechanical treatment of AlxCoCrFeNi HEAs system which own very nice mechanical properties based on Gleeble thermo-mechanical simulation techniques. The phase transition processes under different thermo-mechanical processes are analyzed. The thermo-mechanical induced FCC-BCC, disorder-order (A2-B2) phase transition and the precipitation of nano-sized phases will be investigated in detail. The finding of the relations between the thermo-mechanical processing and composition-structure-mechanical properties will be benefit for the understanding of phase transition mechanism under thermo-mechanical condition, and also will be useful for the application of HEAs as advaned structure materials.

高熵合金以其独特的合金设计理念、特殊的合金结构和优异的性能，非常具有工程应用价值，成为近十年国际材料领域的研究热点之一。研究热机械处理过程中高熵合金的相转变机制及其对力学性能的影响，成为制约其应用的重要问题之一。本项目以具有优异性能的AlxCoCrFeNi高熵合金为研究对象，基于Gleeble热-力模拟实验技术，通过研究不同热力耦合条件下高熵合金中微观组织演化规律，分析在热力耦合作用下高熵合金FCC、BCC (A2-B2)等相的转变机制，研究热变形参数对力学性能的影响规律，揭示AlxCoCrFeNi高熵合金的热力耦合作用-组织-力学性能的对应机制，获得通过热力耦合作用调控高熵合金性能的方法，发展面向应用的高熵合金处理工艺。本项目研究不仅对深刻理解热机械作用下高熵合金的相转变机制有重要的理论研究意义，同时为促进高熵合金作为结构材料的应用具有重要的工程价值。

高熵合金以其独特的合金设计理念、特殊的合金结构和优异的性能，非常具有工程应用价值，成为十多年来国际材料领域的研究热点之一。研究热机械处理过程中高熵合金的相转变机制及其对力学性能的影响，成为制约其应用的重要问题之一。.本项目以具有优异性能的AlxCoCrFeNi高熵合金为研究对象，基于Gleeble热-力模拟、冷轧、热轧、热处理等技术，通过研究不同热力耦合条件下高熵合金中微观组织演化规律和，揭示了AlxCoCrFeNi高熵合金的热力耦合作用-组织-力学性能的对应机制。（1）研究发现单纯的中温热处理可以使得合金的FCC相中析出有序的L12相和纳米级的BCC相，从而提高材料的强度，而保持一定的塑性。（2）冷轧可使得合金的硬度和强度持续增加，塑性则迅速下降，合金表现出显著的加工硬化现象。(3)冷轧与热处理相结合可以同时使材料晶粒得到细化，获得纳米级别的析出相和不完全再结晶组织，从而使得材料的力学性能得到极大的改善。（4）基于HRTEM技术，分析了在热力耦合作用下合金FCC-L12, BCC-B2, BCC-HCP等相的转变机制，获得通过热力耦合作用调控高熵合金性能的方法，发展面向应用的高熵合金处理工艺。（5）基于热力模拟技术，发现AlxCoCrFeNi高熵合金存在锯齿流变现象，对于单相FCC合金，发现随着变形温度升高，合金的变形机制由孪生转变为位错滑移，塑性变形机制的转变导致了锯齿类型和振幅的反常变化。变形孪晶的形成使合金在700 ℃以下压缩时表现出连续的应变强化特征，为中温下强韧化高熵合金提供了一种新思路。对于双相合金在不同温度和不同应变速率下锯齿类型可以分为A型、A+B型和B+C型，其主要原因是动态应变时效。.本项目研究不仅对深刻理解热机械作用下高熵合金的相转变机制有重要的理论研究意义，同时为促进高熵合金作为结构材料的应用具有重要的工程价值。