摘要
高熵合金是指合金主元元素在5种或以上的合金，并且每一种元素的含量均在5%到35%之间。高熵合金的晶体结构多为简单体心立方晶体或面心立方晶体，有少量含有金属间化合物。难容高熵合金是以难熔金属作为主要成分，往往其力学性能上表现出高硬度、强度和低应变。 本论文为解决难熔NbMoTaW高熵合金的高强度低应变问题，通过对已有研究的调研和理论支撑，设计了将Zr元素通过不同比例添加进NbMoTaW合金中。并且将NbMoTaWZr作为对比基础，设置对照组进行对比，NbMoTaWZr0.5、NbMoTaWZr1.5和NbMoTaWZr2为对照组。本文主要对比了四组成分高熵合金的硬度、室温屈服强度、室温抗压强度、高温屈服强度和高温抗压强度，并从微观组织、断口形貌分析其力学性能不同的原因。 本文通过真空熔炼炉进行难熔高熵合金的熔炼，熔炼过程需要反复5到8次，以保证熔炼充分。之后通过线切割来准备各项目试验样品的制备。主要通过万能材料试验机来测试四组成分高熵合金在室温下的屈服强度、抗压强度和应变。通过光学显微镜和扫描电子显微镜来观察四组成分合金的显微组织和断口组织。又通过热模拟试验机测试在900℃、1000℃、1100℃和1200℃下的各成分合金屈服强度、抗压强度和应变。 实验结果表明，室温下NbMoTaWZr、NbMoTaWZr1.5和NbMoTaWZr2三种成分高熵合金的抗压强度均在1700MPa-1800MPa区间，而应变上NbMoTaWZr为0.12，NbMoTaWZr1.5和NbMoTaWZr2为0.25。高温下，随着温度提高，三者屈服强度和抗压强度出现明显下降，并且温度越高下降幅度越大。NbMoTaWZr0.5室温和高温下均表现出比其他三种成分更高的屈服强度和抗压强度，但应变更差。 结论:在NbMoTaW系合金中添加Zr元素对提高该系列合金的室温应变有明显作用。同时室温下能保持较高屈服强度和抗压强度。然而高温下对高熵合金会产生软化现象，使得合金的高温抗压强度急剧下降。Zr原子在熔炼过程中固溶进基体合金，对合金有固溶强化作用。随着Zr含量的增多，当Zr原子不能继续固溶进去NbMoTaW晶格中，整体合金强度不再提升。Zr这时富集在枝晶壁间，对难熔高熵合金的应变有较大提升。
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