粉末冶金制备CoCrNiCuZn高熵合金及其性能研究开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

传统的冶金学认为,由多种元素作为主要组成部分的合金中,很容易形成某些复杂的相或者金属间化合物,这样会严重影响合金的力学性能[1]。所以长期以来,合金的设计理念都是将一到两种元素作为主要组成部分,再选取少量其他元素来使合金的性能得到改善,例如钢和金属间化合物[2]。然而,这种理论被叶均蔚教授等人提出的“高熵合金”这一概念所打破[3]。

高熵合金是近年来出现的一种新型热门合金材料,与仅有一种元素作为主元的传统合金或两主元金属间化合物不同,它一般是由5种或5种以上金属元素按照等原子比或接近等原子比合金化而成的一类合金,各个原子的原子半径差距小,具有简单的固溶体结构或者非晶结构而不是形成金属间化合物[4]。高熵合金自身同时具备热力学上的高熵效应,结构上的晶格畸变效应,动力学上的迟滞扩散效应,以及性质上的“鸡尾酒”效应四大特性。研究发现,高熵合金具有单质金属和传统合金无法比拟的优异性能,如高强度、高硬度,耐腐蚀性好,化学稳定性高等[5]。

北京科技大学张勇教授提出高熵合金的形成有三个准则(至少具有五个组元以获得高混合熵;最大原子半径差小于12%;合金混合焓介于-40~10kj/mol范围内),在所有高熵合金体系中,拥有面心立方结构的cocrcufeni高熵合金和拥有体心立方结构的cocrfenial高熵合金被研究得最多[3,4,6,7]。在国外的研究中,高熵合金的合成方法主要是通过将不同的金属混合熔炼铸造而成的[6-10]。但是这种方法不适用于工业生产,因为用这种方法制备高熵合金既不经济,也不环保,最后的成品也要受形状和尺寸上的限制[11]。所以对比之下,“机械合金化”是合成高熵合金的一种更好的方法,它是将选取的几种金属粉末混合并装入到不锈钢球磨罐中,用行星球磨的方式实现混合粉末的不断冷焊和破碎的过程,直到动态平衡,实现高熵合金粉末的制备,机械合金化这种方法有望降低纳米晶材料的制备成本,扩大高熵合金的应用范围[12,13]。

剩余内容已隐藏,您需要先支付后才能查看该篇文章全部内容!

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究内容

(1)利用北京科技大学张勇教授提出的高熵合金形成的三个准则(至少具有五个组元以获得高混合熵;最大原子半径差小12%;合金混合焓介于-40~10kj/mol范围内)选取co,cr,ni,cu,zn五种元素。

(2)通过对球磨时间、球磨速度、过程控制剂的添加量等工艺条件的探索,制备出具有简单晶体结构且性能优良的高熵合金。球磨介质为不锈钢球,球料质量比20:1,添加料总质量1%的无水乙醇作为过程控制剂,球磨罐为不锈钢罐,加料后抽真空并冲入ar 作为保护气氛,行星球磨机的转速为300 转/小时,每运行六小时停止一小时,并开罐取出少量料以作xrd 测试,同时补充1%过程控制剂无水乙醇,抽真空充保护气继续球磨,总球磨时间为60 小时。

(3)通过x射线衍射分析、扫描电镜、透射电镜等测试方法研究高熵合金粉体的物相和微观结构,用dsc热分析的方法对粉末进行热分析。

剩余内容已隐藏,您需要先支付后才能查看该篇文章全部内容!

3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-7周:制备高熵合金粉末,并对粉末进行放电等离子烧结制备块体。

第8-11周:采用xrd、sem、tg-dsc、tem等技术对高熵合金进行物相、形貌、热分析、力学性能的测试。

剩余内容已隐藏,您需要先支付后才能查看该篇文章全部内容!

4. 参考文献(12篇以上)

[1] greer, a.l. confusion by design. nature 1993, 366, 303-304.

[2]inoue, a.; wang, x. bulk amorphous fc20 (fe-c-si) alloys with small amounts of b and their crystallized structure and mechanical properties. acta. mater. 2000, 48, 1383-1395.

[3] yeh, j.; chen, s.; lin, j.; gan, t.; chin, t.; shun, c.; tsau, s.; chang, s. nanostructured high-entropy alloys with multiple principal elements: novel alloy design concepts and outcomes. adv. eng. mater. 2004, 6, 299-303.

剩余内容已隐藏,您需要先支付 5元 才能查看该篇文章全部内容!立即支付

该课题毕业论文、开题报告、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。