《難熔高熵合金氫致脫氧和增塑機理研究》是依託哈爾濱工業大學，由王亮擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：難熔高熵合金氫致脫氧和增塑機理研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王亮
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以Zr、Hf、Nb、Mo、Ta、W等高熔點元素為主元的難熔高熵合金的研究，為開發新型性能優異的高溫結構材料提供了新方向。由於這些難熔高熵合金具有較高的強度、硬度，較低的塑性變形能力，其變形加工能力整體上表現較差。項目組在前期的探索過程中發現，在氫氬混合氣氛下熔煉製備的難熔高熵合金的屈服強度大幅下降，室溫塑性明顯增加，合金內的氧含量明顯降低，顯微組織也得到了細化。本項目選擇Ti、Zr、Hf、Nb、Mo為主元的難熔高熵合金為對象，研究氫氬混合氣氛熔煉難熔高熵合金的吸氫和脫氧的熱力學和動力學規律，揭示氫在難熔高熵合金內的存在形式和氫致脫氧機理，研究氫化對難熔高熵合金的微觀結構和力學性能的影響規律，揭示氫致難熔高熵合金增塑的微觀機理，研究脫氫後的高熵合金的組織和力學性能的變化規律，確定最優的脫氫技術路徑，為同步實現氫氬混合氣氛下難熔高熵合金製備、合金脫氧、組織細化、塑性增加奠定理論和技術基礎。
結題摘要
基於難熔元素的難熔高熵合金一經提出就憑藉獨特的組織性能一躍成為高溫結構材料研究中的熱點，但是難熔高熵合金的室溫低塑韌性等劣勢嚴重製約著其套用前景。為了解決難熔高熵合金低塑韌性的問題並開發新型高強高韌難熔高熵合金，本文利用電弧熔煉液態置氫的方式製備了含氫難熔高熵合金，並研究了液態置氫對其氧含量、顯微組織和機械性能等方面的影響開展了研究。 首先研究了難熔高熵合金TiZrNbHf0.5Mo0.5的吸氫行為，合金中的氫含量隨著合金置氫分壓的升高而升高，且氫元素在合金中以原子形態存在並且分布均勻；置氫明顯降低難熔高熵合金的氧含量，氧含量降低的主要原因是氫與氧結合形成水蒸氣，使合金內的氧含量得到降低；置氫和未置氫的難熔高熵合金均由單一無序的BCC相組成，置氫和未置氫的難熔高熵合金都是由BCC相組成，置氫不改變高熵合金的相組成和晶體結構。置氫使難熔高熵合金的成分分布更加均勻，並對枝晶起到細化的作用。研究發現液態置氫能夠顯著提升難熔高熵合金的塑韌性，可以通過液態置氫工藝可以獲得高強度和高塑韌性結合的高性能難熔高熵合金；置氫會降低難熔高熵合金的屈服強度，但是可以通過固溶強化微量提升難熔高熵合金的峰值強度。液態置氫會小幅度降低難熔高熵合金的硬度。置氫可以提高TiZrNbHf0.5Mo0.5難熔高熵合金熱塑性變形後動態再結晶的形成能力。研究了氫致TiZrNbHf0.5Mo0.5難熔高熵合金強韌化機理。在低應變數下變形，裂紋在高密度位錯集中區域萌生長大是未置氫合金的斷裂失效機理；而置氫降低了合金在塑性變形過程中裂紋的數量和位錯密度。冷變形過程中氫原子對過飽和空位的形成的阻礙作用從而延緩空位崩塌是置氫TiZrNbHf0.5Mo0.5難熔高熵合金增塑的內部機理。而在較高應變數下變形時，置氫合金在較大塑性變形量下的變形機理由滑移變形過渡到孿晶變形。氫誘發了孿晶的形成從而使某些原來處於不利取向的滑移系轉變到有利於發生滑移的位置，因此提升了塑性變形能力，從而實現了TiZrNbHf0.5Mo0.5難熔高熵合金的強韌化。本項目還研究了脫氫後的合金的組織和性能，以及氫對合金的流動性能和界面反應的影響規律，這些研究都會對促進合金的進一步套用產生積極的作用。
