通过尿素驱动的原位氮化工艺在 FeCoNiCrMn 高熵合金中实现吉帕级的低温强度
编号：8
稿件编号：20 访问权限：仅限参会人
更新：2025-03-11 16:56:08 浏览：57次
口头报告
报告开始：2025年05月11日 15:00 （Asia/Shanghai）
报告时间：15min
所在会议：[L] 高熵合金及其涂层论坛 » [L2] 下午场
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摘要
摘要
本研究介绍了一种创新的粉末冶金策略，用于制造适合低温环境的高性能FeCoNiCrMn基高熵合金（HEAs）。通过尿素辅助氮掺杂结合快速热压烧结（FHP）技术，原位合成了具有多尺度异相结构的Cr₂N增强的HEA复合材料（U5合金）。复合材料表现出三个明显的组织区：Cr₂N稀疏区（I区，52.2%）、过渡区（II区，35.9%）和Cr₂N密集富集区（III区，11.9%，晶粒尺寸降至1.47 μm）。利用Hall-Petch、Orowan和位错密度模型进行的定量分析表明，三种协同机制的贡献可比较：晶粒细化（ΔσG = 288 MPa）、沉淀强化（ΔσP = 110 MPa）和位错相互作用（ΔσD = 124 MPa）。值得注意的是，在77 K时，U5合金的强度比理论预测提高了212 MPa，这是由于TEM（Cr₂N周围的位错环）和EBSD（析出相附近的局部应变梯度）证明的协同界面-位错相互作用。该复合材料具有优异的低温力学性能，在77 K时的极限抗拉强度为1.22 GPa，延展性为18%，韧性为21960 MPa·% – 比传统的低温钢高出25%。这项工作建立了一种可扩展的氮掺杂方法，同时推进了对异相强化机制的基本理解，为下一代极端环境下的结构材料设计提供了重要见解。
本研究介绍了一种创新的粉末冶金策略，用于制造适合低温环境的高性能FeCoNiCrMn基高熵合金（HEAs）。通过尿素辅助氮掺杂结合快速热压烧结（FHP）技术，原位合成了具有多尺度异相结构的Cr₂N增强的HEA复合材料（U5合金）。复合材料表现出三个明显的组织区：Cr₂N稀疏区（I区，52.2%）、过渡区（II区，35.9%）和Cr₂N密集富集区（III区，11.9%，晶粒尺寸降至1.47 μm）。利用Hall-Petch、Orowan和位错密度模型进行的定量分析表明，三种协同机制的贡献可比较：晶粒细化（ΔσG = 288 MPa）、沉淀强化（ΔσP = 110 MPa）和位错相互作用（ΔσD = 124 MPa）。值得注意的是，在77 K时，U5合金的强度比理论预测提高了212 MPa，这是由于TEM（Cr₂N周围的位错环）和EBSD（析出相附近的局部应变梯度）证明的协同界面-位错相互作用。该复合材料具有优异的低温力学性能，在77 K时的极限抗拉强度为1.22 GPa，延展性为18%，韧性为21960 MPa·% – 比传统的低温钢高出25%。这项工作建立了一种可扩展的氮掺杂方法，同时推进了对异相强化机制的基本理解，为下一代极端环境下的结构材料设计提供了重要见解。
关键字
FeCoNiCrMn高熵合金,粉末冶金,沉淀强化,低温力学性能,异相结构
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