新型难熔高熵合金 实现力学性和耐蚀性的优异组合
2024-07-16 14:48:00 作者:特种铸造 来源:特种铸造 分享至:

 

 

采用真空电弧熔炼法合成了一种新型单相Ti1.6ZrNbMo0.35难熔高熵合金(RHEA)。铸态RHEA表现出优异的力学性能,屈服强度高达~930 MPa,拉伸应变高达~ 15.4%。钝化膜的单相结构、钝化膜中Mo6+氧化物含量的增加以及元素的连续钝化氧化是其显著的抗腐蚀性能的主要原因。该工作为设计具有良好的强度-延性协同和优异的耐腐蚀性的新型RHEAs提供了新途径。


 

 

 

难熔高熵合金(RHEAs)因其优异的力学性能、良好的抗氧化性和优异的结构稳定性而在金属材料领域受到广泛关注。然而,极差的室温延展性限制了其实际应用。目前研究致力于探索解决RHEAs的强度-延性权衡的策略,以显著改善RHEAs的力学性能,但由此产生的非均匀微观结构可能会引入与合金基体的微电偶联,从而影响其耐腐蚀性,这是不希望发生的。因此,设计出具有优异强度-延性协同和良好耐腐蚀性能的新型RHEAs仍然是一项艰巨的挑战。

已有研究报道,固溶体强化是RHEAs的主要强化机制。根据组成元素的固有特性精心设计合金化单相RHEAs可以使其保持均匀的结构,从而实现强度和延性协同的良好组合,并提高耐腐蚀性。前期工作证明,Ti-Zr-Nb RHEA体系在室温下具有令人满意的抗拉强度和延展性,成为具有室温延展性的合金成分设计的有希望的候选材料。

基于此,华南理工大学付志强教授课题组联合英国华威大学的研究团队设计了具有单体心立方(BCC)相的新型Ti1.6ZrNbMo0.35 RHEA。选择Mo可以进一步增强固溶体强化效果,同时提高耐蚀性。该RHEA在3.5%的NaCl溶液中具有优异的力学性能和耐腐蚀性。研究结果以题为“Exceptional combinations of tensile properties and corrosion resistance in a single-phase Ti1.6ZrNbMo0.35 refractory high-entropy alloy”发表于期刊《Intermetallics》。

 

 

 

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力学试验结果表明,该材料具有良好的强度-塑性组合,屈服强度高达930 MPa,拉伸应变高达15.4%,其主要的强化机制是严重的晶格畸变引起的固溶强化。此外,在3.5 % NaCl溶液中,Mo6+的形成和连续钝化过程显著地促进了RHEA优异的耐腐蚀性。

 

 

 

 

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