摘要：目前,核用低中子截面型高熵合金还存在绝对强度不足的瓶颈难题。为实现核用低中子截面型高熵合金力学性能的大幅提升,本研究通过电弧熔炼制备了AlZrNbMo系BCC结构高熵合金,压缩力学性能测试发现高温固溶处理后AlZrNbMo高熵合金的强度同铸态相比提升了31%,达到了约2210 MPa。通过对比分析铸态及1200℃高温固溶后AlZrNbMo高熵合金的相组成、元素分布等微观组织,发现1200℃高温热处理后,AlZrNbMo高熵合金的晶内相区域Nb、Mo含量大幅度提升,导致基体相的晶格畸变增大,利于强度的显著升高;同时,原始铸态组织中的晶间黑色区域为富Zr单质颗粒,强度相对较低;随着高温热处理后的迅速淬火,由于元素的迁移扩散导致高硬度AlZr金属间化合物相的生成,同样利于合金强度的大幅度提升。相关结果将为新型超高强度核用高熵合金的设计提供理论参考和设计依据。

摘要：采用真空电弧熔炼的方法制备了高熵合金(Nb_(70)Mo_(10)Zr_(10)Al_(10))_(100-x)Cr_(x)(x=5,10,15 at.%),通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和电子万能试验机等研究了Cr含量和高温热处理对该合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着Cr元素的添加,合金中析出了Cr_(2)(Nb,Zr)型第二相,随着Cr元素含量的增加,第二相的体积分数增加且枝晶细化;经过1200℃、24 h的高温热处理后,更多的Cr元素扩散析出到枝晶间形成Laves相,并与Al-Zr相交错分布。NbMoZrAl-Cr合金压缩屈服强度逐渐从0Cr合金的945 MPa提升到5Cr合金的1153 MPa、10Cr合金的1212 MPa以及15Cr合金的1305 MPa,第二相强化及细晶强化是屈服强度提升的主要原因。相关结果将为新型难熔高熵合金的设计提供一定的参考和依据。

摘要：采用电弧熔炼法成功制备了Nb_(50)Mo_(30)Zr_(20)及(Nb_(50)Mo_(30)Zr_(20))_(100-x)Cr_(x)(x=5、10、15,对应Cr5、Cr10及Cr15)合金,并系统研究了Cr含量对相结构、微观组织与力学性能的影响规律。研究结果表明,Cr元素的添加使NbMoZr合金由单一BCC结构相组织转变为富Mo、Nb的BCC基体相与富Zr、Cr、Nb的Laves相组成的双相组织,同时二次枝晶壁间距也逐渐减小。X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)分析表明,Laves相对应于FCC结构的Cr_2(Nb,Zr)相。因此,随着Cr含量的增加,压缩屈服强度逐渐从NbMoZr合金的1288 MPa提升至Cr15合金的1924 MPa,Laves相诱导的第二相强化以及枝晶细化导致的细晶强化是强度提升的主要机制。对比三种含Cr合金,发现Cr10合金表现出最优的强塑性匹配,屈服强度1690MPa,塑性应变9.0%,有望成为弥散性核燃料金属基体的有利候选材料之一。