导读：
为了研究CoFeNi系高熵合金的机械合金化过程，采用300 r/min，40 h的机械球磨法(MA)+1000℃的热压等离子烧结工艺(SPS)制备了CoFeNi、CoFeNiAl0.5和CoFeNiAl0.5Cr0.5高熵合金粉体和块体。通过X衍射分析仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等测试手段，研究CoFeNi系合金物相和显微组织。球磨40 h后CoFeNi合金为FCC相，CoFeNiAl0.5和CoFeNiAl0.5Cr0.5为FCC + 少量BCC相。SPS烧结后，CoFeNi合金仍然为FCC相，而CoFeNiAl0.5和CoFeNiAl0.5Cr0.5合金中部分FCC相转变为BCC相，合金中BCC相含量高于粉体合金。
01
基本信息：
CoFeNi系高熵合金机械合金化过程的研究
Research on the Mechanical Alloying Process of CoFeNi System High-Entropy Alloys
作者：
赵雅芳, 孟祥然, 郭晓影, 申梓傲：辽宁科技学院冶金与材料工程学院，辽宁 本溪；牛 也：湖南华菱涟源钢铁有限公司，湖南 娄底
关键词:
高熵合金；机械合金法；放电等离子烧结
项目基金：
辽宁省教育厅基本科研项目，项目编号：LJKQZ20222305；
辽宁科技学院大学生创新创业训练计划项目“菱镁矿增强Al0.5CoCr0.5FeNiSi0.5高熵合金的研究”，项目编号：202311430112。
原文链接：
https://doi.org/10.12677/meng.2024.112013
02
内容简介：
在汉斯出版社《冶金工程》期刊上，有论文在CoFeNi系高熵合金的基础上，逐渐添加Al、Cr种元素，探究CoFeNi系高熵合金的机械合金化过程，为高熵合金成分设计提供一定的研究思路。
实验所用的金属粉体为纯度大于99.9%，且颗粒尺寸均小于25 μm的粉体材料。选择CoFeNi系高熵合金作为研究对象，在CoFeNi合金基础上逐渐加入Al、Cr二种金属，制备出CoFeNi、CoFeNiAl0.5、CoFeNiAl0.5Cr0.5三种合金粉体。利用公式1计算合金的混合熵，计算结果如表1所示，随着组成元素的增加，合金的混合熵(Smix)从1.10 R增加至1.56 R。
其中，R为摩尔气体常数，R = 8.314 J/(mol∙K)；n为高熵合金元素数量；Ci为第i个组元的含量(at.%)。
表2为三种高熵合金的元素质量配比，采用精确度为0.1 mg的FA2004电子天平称量金属粉体的质量。
使用10目的标准筛将磨球和球磨40 h的合金粉末分开，将合金粉末放置在SPS-100T-20-III放电等离子热压烧结炉中烧结成直径为30 mm圆柱形块体。烧结过程中保持恒定压力为1 t，烧结工艺如图1所示，经10 min从室温升到600℃，保温10 min；再经8 min升温到1000℃，保温15 min后冷却到室温，烧结过程如图1所示。
图3是CoFeNi合金粉体在不同球磨时间以及烧结后块体合金的XRD谱图。CoFeNiAl0.5合金粉体在球磨过程及烧结后块体合金的XRD谱图如图4所示。CoFeNiAl0.5Cr0.5合金粉体在不同球磨时间及烧结后块体合金的XRD图谱如图5所示。图7为烧结后块状高熵合金的XRD图谱。
结论
采用MA + SPS工艺制备CoFeNi、CoFeNiAl0.5和CoFeNiAl0.5Cr0.5高熵合金，对机械合金化过程中合金粉体的物相、显微形貌以及烧结后的组织进行分析，探求高熵合金的合金化机制。球磨40 h后，CoFeNi三元高熵合金只存在FCC单相，CoFeNiAl0.5和CoFeNiAl0.5Cr0.5是以FCC为主相、BCC为次相的固溶体结构。随着Al、Cr元素的加入，合金混合熵增加，BCC相含量逐渐增加。SPS烧结使块状CoFeNiAl0.5和CoFeNiAl0.5Cr0.5合金中的部分FCC相转化成BCC相，BCC相含量高于合金粉体。
03
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