[发明专利]一种双相结构高熵合金的强度预测方法

说明书

本发明涉及一种双相结构高熵合金的强度预测方法。有效地结合晶格畸变理论、晶界强化理论、位错强化理论以及相界面强化理论，建立相关的强度分析理论模型。其中考虑了晶格畸变、晶界、位错以及相界面对高熵合金性能的影响，来实现对拉伸过程中双相高熵合金强度的定量计算与分析。通过本发明所提出的计算方法获得的强度与实验结果吻合较好。本发明中分析的相关强化机理，对研究并分析拉伸过程中双相高熵合金强度的变化具有重要意义。通过本发明提出的分析方法，调控合金的元素含量，改变BCC相体积分数曲线函数，研究不同元素含量以及相体积分数曲线函数对高熵合金强度的影响，从而为高性能高熵合金的设计提供理论指导。

技术领域

本发明涉及高熵合金相变强化计算领域，具体涉及晶格畸变理论、晶界强化理论、位错强化理论以及相界面强化理论，建立理论模型考虑拉伸过程中相体积分数的变化，实现对双相高熵合金强度的分析。

背景技术

近年来，随着现代工业的需求，高熵合金被提出并得到广泛研究和使用。与大多数传统合金不同，高熵合金一般是由五种或五种以上等摩尔或近等摩尔比的元素组成，表现出不同于传统合金的优异力学性能，如高强度、高硬度、耐磨、耐腐蚀、高温稳定性等。大量的研究结果表明，熵稳定的单相等原子比固溶体往往很难实现，也不一定具有优越的性能。为了提高高熵合金的强度和韧性，许多学者将研究重点转向多相非等原子比高熵合金。实验表明，非等原子比高熵合金表现出多相结构和各种强化机制，如相变诱导塑性、孪晶诱导塑性、冷轧、层状结构和纳米沉淀。这些研究均表明了非等原子比高熵合金具有优越的力学性能。从先前的实验可知，与传统FeCoCrNiMn合金相比，双相FeCoCrNiMn合金具有优异的性能，故被选为本发明的研究材料。在拉伸载荷作用下，双相非等原子FeCoCrNiMn高熵合金发生了强烈的应变硬化，表现出较低的屈服强度、较高的极限抗拉强度和较大的拉伸伸长率。

到目前为止，相应的双相高熵合金相变强化的理论模型仍未被建立。此外，也没有合适的理论公式用于量化相变过程中相界面强化的贡献。本发明提出的相界面强化公式基于Hall-Petch公式，与相体积分数相结合，提出了量化相变过程中相界面强化的有效方法。本发明基于实验和理论分析结果，分析相变的强化机理，建立相关的相变强化理论模型，对研究拉伸过程中双相高熵合金相变强化和分析各强化机制对相变强化的贡献具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是基于实验数据结合晶格畸变理论、晶界强化理论、位错强化理论和相界面强化理论，提出双相高熵合金相变强化定量计算与分析方法。本发明在考虑高熵合金的相变强化模型，实现双相高熵合金的强度定量分析的同时，可以调控合金元素含量和相体积分数曲线函数，得到特定条件下双相高熵合金强度曲线，对性能更优异的高熵合金设计提供指导。

本发明的技术方案是：

确定所用高熵合金的材料参数，包括元素物理参数的相关参数。本发明采用的材料是双相FeCoCrNiMn高熵合金，材料参数如表1：

表1各元素的物理参数。

根据晶格畸变理论和Vegard定律，高熵合金中的晶格摩擦应力σ_lattice可表示为

n是元素种类数量，c_i是i元素浓度，为高熵合金中第i种元素对整体屈服强度的单独贡献值，

其中A为与材料相关的无量纲参数，材料的剪切模量为另外失配参数δm_i可以表示为：