D0I:10.13374/1.issm100103.2008.07.030 第30卷第7期 北京科技大学学报 Vol.30 No.7 2008年7月 Journal of University of Science and Technology Beijing Ju.2008 多组元Al:TiVCrMnFeCoNiCu高熵合金的室温力学 性能 周云军张勇王艳丽陈国良 北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京100083 摘要依据多组元高混合嫡合金的合金设计理念，设计了一族九组元Al,TiVCrMnFeCoNiCu高熵合金，并研究了该合金系 室温力学性能.结果表明：(I)合金系具有超过1.3GPa的断裂强度，其中AlTiVCrMnFeCoNiCu合金达2.4GPa,同时 AlTiVCr MnFeCoNiCu和Al2 TiVCr MnFeCoNiCu两种合金还具有一定的压缩塑性：(2)合金系枝晶和枝品间隙区均具有很高的 显微硬度，且随A含量的提高而近线性提高：(3)固溶强化机制、纳米相弥散强化机制和面心立方/体心立方相转变使得合金 系具有很高的断裂强度和显微硬度， 关键词固溶体：力学性能：固溶强化：弥散强化 分类号TG146.2 Room-temperature mechanical properties of the Al,TiVCrMnFeCoNiCu high- entropy alloy system with multi-principal elements ZHOU Yunjun,ZHA NG Yong:WANG Yanli,CHEN Guoliang State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials.University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083.China ABSTRACT The Al,TiVCr MnFeCoNiCu high-entropy alloys,designed by using the strategy of high entropy of mixing.were in- vestigated on room-temperature mechanical properties.The four alloys have the compressive strength higher than 1.3 GPa and the compressive strength of AlTiVCr MnFeCoNiCu alloy reaches 2.4 GPa.Besides,both AlTiVCr MnFeCoNiCu and Al2TiVCrMnFeCoNiCu alloys exhibit compressive plasticity.For the alloy system.the microhardness in both dendrite and interden- drite area increase with increasing Al content.Such excellent room-temperature mechanical properties should be attributed to the solu- tion strengthening.the dispersion strengthening of nano"scale particles.and the structure transformation from ductile face-centered cubic phases to strong body"centered cubic phases. KEY WORDS solid solution:mechanical properties:solution strengt hening:dispersion strengt hening 一般认为，合金中组元过多将导致合金中形成 标，多组元高混合嫡合金正是在这样的趋势下发展 金属间化合物或其他复杂的微结构，使得材料难以 起来的.与传统合金不同，新合金系由五种或 分析和加工山，因此传统合金都是以一种或两种元 五种以上主要组元组成，每种组元都可以认为是溶 素作为主要组元，并添加少量其他元素以改良组织 质原子，因而这种合金是由多种组元协同起作用而 与性能2]，现有关于晶体相的产生、组织与性能的 表现其特色，这种新型合金拥有很多传统合金所不 理论也仅限于这些一种或两种主要组元的合金，而 具有的优异特性，通过适当的合金配方设计，可获得 对多主要组元合金的认识却极其贫乏[刊 高硬度、高加工硬化、抗高温软化、抗高温氧化、耐腐 目前，传统合金体系的发展已趋饱和，突破传统 蚀和高电阻率等特性，因此具有很大的应用潜 合金的发展框架是治金科学家的一个新的追求目 力8]. 收稿日期：2007-05-16修回日期：2007-07-09 基金项目：国家自然科学基金资助项目(N。.50571018) 作者简介：周云军(1976一)，男，博士研究生；张勇(1969一)，男，教授，博士生导师，E-mail:drzhangy@skl.ustb.ed,cm多组元 Al xTiVCrMnFeCoNiCu 高熵合金的室温力学 性能 周云军 张 勇 王艳丽 陈国良 北京科技大学新金属材料国家重点实验室‚北京100083 摘 要 依据多组元高混合熵合金的合金设计理念‚设计了一族九组元 Al xTiVCrMnFeCoNiCu 高熵合金‚并研究了该合金系 室温力学性能．结果表明：（1）合金系具有超过1∙3GPa 的断裂强度‚其中 AlTiVCrMnFeCoNiCu 合金达 2∙4GPa‚同时 AlTiVCrMnFeCoNiCu和 Al2TiVCrMnFeCoNiCu 两种合金还具有一定的压缩塑性；（2）合金系枝晶和枝晶间隙区均具有很高的 显微硬度‚且随 Al 含量的提高而近线性提高；（3）固溶强化机制、纳米相弥散强化机制和面心立方／体心立方相转变使得合金 系具有很高的断裂强度和显微硬度． 关键词 固溶体；力学性能；固溶强化；弥散强化 分类号 TG146∙2 Room-temperature mechanical properties of the Al xTiVCrMnFeCoNiCu high￾entropy alloy system with mult-i principal elements ZHOU Y unjun‚ZHA NG Yong‚W A NG Y anli‚CHEN Guoliang State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials‚University of Science and Technology Beijing‚Beijing100083‚China ABSTRACT T he Al xTiVCrMnFeCoNiCu high-entropy alloys‚designed by using the strategy of high entropy of mixing‚were in￾vestigated on room-temperature mechanical properties．T he four alloys have the compressive strength higher than 1∙3GPa and the compressive strength of AlTiVCrMnFeCoNiCu alloy reaches 2∙4 GPa． Besides‚ both AlTiVCrMnFeCoNiCu and Al2TiVCrMnFeCoNiCu alloys exhibit compressive plasticity．For the alloy system‚the microhardness in both dendrite and interden￾drite area increase with increasing Al content．Such excellent room-temperature mechanical properties should be attributed to the solu￾tion strengthening‚the dispersion strengthening of nano-scale particles‚and the structure transformation from ductile face-centered cubic phases to strong body-centered cubic phases． KEY WORDS solid solution；mechanical properties；solution strengthening；dispersion strengthening 收稿日期：2007-05-16 修回日期：2007-07-09 基金项目：国家自然科学基金资助项目（No．50571018） 作者简介：周云军（1976—）‚男‚博士研究生；张 勇（1969—）‚男‚教授‚博士生导师‚E-mail：drzhangy＠skl．ustb．edu．cn 一般认为‚合金中组元过多将导致合金中形成 金属间化合物或其他复杂的微结构‚使得材料难以 分析和加工［1］．因此传统合金都是以一种或两种元 素作为主要组元‚并添加少量其他元素以改良组织 与性能［2—3］‚现有关于晶体相的产生、组织与性能的 理论也仅限于这些一种或两种主要组元的合金‚而 对多主要组元合金的认识却极其贫乏［4］． 目前‚传统合金体系的发展已趋饱和‚突破传统 合金的发展框架是冶金科学家的一个新的追求目 标‚多组元高混合熵合金正是在这样的趋势下发展 起来的［4—7］．与传统合金不同‚新合金系由五种或 五种以上主要组元组成‚每种组元都可以认为是溶 质原子‚因而这种合金是由多种组元协同起作用而 表现其特色．这种新型合金拥有很多传统合金所不 具有的优异特性‚通过适当的合金配方设计‚可获得 高硬度、高加工硬化、抗高温软化、抗高温氧化、耐腐 蚀和高电阻率等特性‚因此具有很大的应用潜 力［8］． 第30卷 第7期 2008年 7月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．7 Jul．2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．07．030