摘要:本文采用真空熔炼法制备CoCrCuxFeNiTi0.3（x=0.5，1，1.5）高熵合金，用于探究Cu含量对高熵合金组织和性能的影响。运用蔡司显微镜、X射线衍射分析仪和扫描电镜(SEM)对高熵合金的显微组织和结构进行观察和分析，并且进行硬度测试、压缩实验和电化学实验，研究不同Cu含量对高熵合金的硬度、强度和耐腐蚀性能的影响。结果表明，当Cu元素含量增加时，Cu产生偏聚效应，集中在晶间区域，使得该合金的综合力学性能降低，随着铜含量的增加，合金的硬度和强度不断降低，呈现出非线性的降低速率，CoCrCu1.5FeNiTi0.3 的降低幅度比CoCrCuFeNiTi0.3更大。通过电化学腐蚀试验发现，CoCrCuxFeNiTi0.3高熵合金的耐腐蚀性能很好，CoCrCuFeNiTi0.3的耐腐蚀性能在这三种高熵合金中最佳。

关键词：高熵合金；Cu含量；显微组织；力学性能；电化学

Abstract:In this paper, CoCrCuxFeNiTi0.3 (x = 0.5,1,1.5) high entropy alloy was prepared by vacuum melting method to investigate the effect of Cu content on the microstructure and properties of high entropy alloys. The microstructures and structures of high entropy alloys were observed and analyzed by Zeiss microscope, X-ray diffraction and scanning electron microscopy (SEM). Hardness tests, compression experiments and electrochemical experiments were carried out to obtain the effect of different Cu contents on mechanical properties, hardness and corrosion resistance of high-entropy alloys. The results show that when the content of Cu is increased, Cu has a segregation effect and concentrates in the intergranular region, which reduces the comprehensive mechanical properties of the alloy. As the copper content increases, the hardness and strength of the alloy decrease and the rate decrease. The corrosion resistance of CoCrCuFeNiTi0.3 is the best among these three high entropy alloys.

Keywords: High entropy alloy; Cu content; Microstructure; Mechanical properties; Electrochemistry

目录

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 多主元高熵合金的定义 1

1.3 多主元高熵合金的组织和结构 2

1.4 多主元高熵合金的性能特点 3

1.5 多主元高熵合金的制备方法 5

1.6 多主元高熵合金的研究现状 6

1.7 多主元高熵合金的前景展望 10

1.8 选题的内容及意义 11

第二章 实验材料及研究方法 12

2.1 前言 12

2.2 实验材料的制备 12

2.3 实验材料的处理 13

2.4 显微组织与结构分析 13

2.4.1 观察金相组织 13

2.4.2 X射线衍射分析 13

2.4.3 扫描电镜（SEM）及EDS能谱分析 14

2.5 性能测试 15

2.5.1 硬度测试 15

2.5.2 压缩试验测试 15

2.5.3电化学实验 16

第三章 CoCrCuxFeNiTi0.3（x=0.5,1 ,1.5）合金组织性能和成分分析 17

3.1 CoCrCuxFeNiTi0.3 (x=0.5,1,1.5)系列合金相结构分析 17

3.2 CoCrCuxFeNiTi0.3(x=0.5,1,1.5)系列合金的组织和成分分析 18

3.2.1 CoCrCu0.5FeNiTi0.3合金的组织和成分分析 20

3.2.2 CoCrCuFeNiTi0.3合金的组织和成分分析 21

3.2.3 CoCrCu1.5FeNiTi0.3合金的组织和成分分析 23

3.3CoCrCuxFeNiTi0.3(x=0.5,1,1.5)系列合金压缩实验分析 24

3.4CoCrCuxFeNiTi0.3(x=0.5,1,1.5)系列合金硬度分析 30

3.5CoCrCuxFeNiTi0.3(x=0.5,1,1.5)系列合金电化学实验分析 31

第四章 结论 32

致谢 33

参考文献 34

第一章 绪论

1.1 引言

现在我们生活的各个方面都与材料有着千丝万缕的联系。其中对人类社会和文明的发展起着非常大作用的材料就是金属材料，青铜和铁器的出现都是人类社会用于划分时代的标志。然而虽然我国现在经济的发展速度迅速，但是在材料科学方面与其他早在工业开始时就已经在发展材料的工业大国有着非常巨大的差距。所以近些年我国十分重视材料科学的发展，并且大力扶持材料发展与研究。其中，中国台湾学者叶均蔚等[1]在1995年提出了新的合金设计理念最具有创新意义。他将多元高熵合金(multi—element high—entropy alloys)[2]称为“多元高混乱度合金”并且提出这一合金。用于开发金属合金的常规策略是基于主要性能要求选择一个或两个元素作为主要成分，并使用合金添加剂赋予二次性能，例如铁，铜和铝基合金或由于它们具有极高的比强度和耐热性而在20世纪70年代出现的Ti-Al，Ni-Al和Fe-Al二元体系的金属间化合物。在最近，多组分块状非晶合金已经引起了极大的关注，因为它们具有与其对应的结晶材料相匹配的独特性质，例如 2-3倍结晶材料的断裂强度[3]，高弹性应变极限和高耐腐蚀性。然而，多组分块状非晶合金的设计概念再次基于一个主要元素。传统的合金开发策略导致了大量关于基于一个或两个主要部件的合金的知识，但很少或根本就没有关于多主要元素系统的知识。实际上，对于四级，五级和高级系统，关于合金在相位中心的信息是不存在的。不包含多主要元素的主要原因是预期形成许多金属间化合物和复合微结构。不同于传统合金，是以一种金属元素为主加入其他不同的金属或非金属元素合成的具备金属特性的物质这一理论，高熵合金摆脱了传统材料设计的观念，其因为具化学成分组成非常特别，其中的各种元素都不是主元素，而且系统混合熵很高，所以各组员基本都倾向于形成简单固溶体和纳米相，甚至会形成非晶结构。这种特点使得高熵合金的各项性能要比传统合金更优。高熵合金作为一种新型合金必定会带来合金应用的一场变革。