AlxCr10Fe53-xNi36Mo1双相多主元合金的凝固组织与冲击性能研究OA
Solidification Microstructures and Impact Toughness of AlxCr10Fe53-xNi36Mo1 Dual-Phase Multi-Principal Element Alloys
FCC/B2双相多主元合金因兼具高强度与良好韧性而受到广泛关注,但其在高应变速率下的冲击韧性不足限制了工程应用.针对这一问题,本研究通过调控Al/Fe比例,成功制备了尺寸为φ100mm×400 mm、质量为25 kg的具有不同相体积分数的铸态AlxCr10Fe53-xNi36Mo1(x=13,15,17,原子分数,%)双相合金,并系统分析了Al/Fe比例对凝固组织、相界特征及力学性能的影响.结果表明,降低Al/Fe比例使铸锭的凝固组织由规则层状共晶结构转变为含初生FCC相枝晶的亚共晶结构,同时FCC相的体积分数由Al17的68.1%增加至Al13的93.1%;此外,FCC/B2界面密度降低并逐渐偏离K-S取向关系.其中,Al13合金由于较低的FCC/B2相界面密度和较高的FCC相体积分数,表现出更好的塑性和加工硬化稳定性,其室温拉伸屈服强度为622 MPa,伸长率为31.9%;此外,其在室温下冲击功达到19.62 J,这可归因于其较大的塑性变形能力以及复杂的裂纹扩展路径.
FCC/B2 dual-phase multiprincipal element alloys combine high strength with good ductility,but their insufficient impact toughness under dynamic loading remains a key obstacle to engineering applications.To overcome this limitation,as-cast AlxCr10Fe53-xNi36Mo1(x=13,15,17 at.%)alloys with different phase volume fractions were designed and fabricated by tuning the Al/Fe ratio,with a size of φ100 mm×400 mm and a weight of 25 kg,aiming to establish composition-microstructure-property relationships.Microstructural characterization reveals that decreasing the Al/Fe ratio drives a transition from a regular lamellar eutectic structure(Al17)to a hypoeutectic microstructure with primary FCC dendrites(Al13)while simultaneously increasing the FCC phase fraction from 68.1%to 93.1%.In addition,the FCC/B2 interfacial density decreases and gradually deviates from the Kurdjumov-Sachs(K-S)orientation relationship.These structural changes significantly improve the mechanical response:the Al13 alloy achieves the most favourable balance,with a yield strength of 622 MPa,31.9%tensile ductility,and an impact energy of 19.62 J at room temperature.
严鹏;王志军;史新波;邱云基;何峰;李俊杰;王锦程
西北工业大学凝固技术全国重点实验室,陕西西安 710072西北工业大学凝固技术全国重点实验室,陕西西安 710072西北工业大学凝固技术全国重点实验室,陕西西安 710072西北工业大学凝固技术全国重点实验室,陕西西安 710072西北工业大学凝固技术全国重点实验室,陕西西安 710072西北工业大学凝固技术全国重点实验室,陕西西安 710072西北工业大学凝固技术全国重点实验室,陕西西安 710072
矿业与冶金
多主元合金Charpy冲击微观组织力学性能成分设计
multi-principal element alloys(MPEAs)Charpy impact toughnessmicrostructuremechanical propertiescomposition design
《铸造技术》 2026 (5)
537-546,10
国家自然科学基金面上项目(52471047)凝固技术全国重点实验室基金(2025-TS-06)
评论