非晶合金在低温机械合金化难溶元素超饱和固溶过程中作用与机制研究

For improving the strength of alloys by elements precipitation from supersaturation solid solution, it is necessary to increases the solid solution limits of immiscible element in supersaturation solid solution. The extension of solid solubility in immiscible binary alloy systems by mechanical alloying have been discussed, and a new way has been presented in this researching project to increase the solid solubility in immiscible alloy systems by using the amorphous alloys. .The formation of supersaturated solid solution in immiscible Cu-Mo-Cr alloy systems by mechanical alloying with amorphous Mo(Cr) alloys at low temperature will be studied deeply and extensively. First, this project will focus on the synthesis of amorphous Mo(Cr) alloys by mechanical alloying at low temperature,and the energy state of these amorphours alloys at different condition will be determinded.And then, the mechanism of supersaturation solid solution will be carefully investigated during the second mechanical alloying of amorphous Mo(Cr) alloy with pure Cu and/or FeNiCr-based solid solution. Finally, the raction characteristics of these supersaturation solid solutions during hot-press sinterring will be studied, and the relationshipps between the performances of these supersaturation solid solution alloys and the phases formed during sinterring will be mastered. All of these researching results will play an important role in developing and manufacturing new high-strength alloys.

为利用超饱和固溶体中合金元素的析出强化效果，有必要进一步提高难固溶元素的超饱和固溶度。在对机械合金化二元不互溶合金元素固溶度扩展分析的基础上，本项目提出了非晶合金与面心立方纯Cu及FeNiCo基固溶体的低温机械合金化固溶度扩展这一创新性研究。.首先采用低温机械合金化工艺，选择Mo为代表的难溶元素与Cr制备非晶合金，确定不同工艺条件下其能量状态，在此基础上，重点研究低温机械合金化制备的Cr(Mo)非晶合金与面心立方的纯Cu及面心立方的FeNiCo基固溶体在二次低温机械合金化超饱和固溶过程中的作用及其固溶机制，并探索具有高的超饱和固溶度的Cu合金及FeNiCo基固溶体合在热压烧结过程中的反应析出特点，研究其强度等性能与组织中析出强化相之间的关系，为制备新型高强合金提供理论依据和技术支撑。

为利用超饱和固溶体中合金元素的析出强化效果，有必要进一步提高难固溶元素的超饱和固溶度。在对机械合金化二元不互溶合金元素固溶度扩展分析的基础上，本项目开展了非晶合金与面心立方纯 Cu及 FeNiCo 基固溶体的低温机械合金化固溶度扩展这一创新性研究。. 首先采用低温机械合金化工艺，选择 Mo为代表的难溶元素与Cr制备非晶合金，系统研究了非晶和纳米晶Mo（Cr）超饱和固溶体的形成规律。在此基础上，研究了机械合金化制备的 Cr(Mo)非晶合金与面心立方的纯 Cu 及面心立方的FeNiCo 基固溶体在二次机械合金化超饱和固溶过程中的作用及其固溶机制，并探索了超饱和固溶体在热压烧结中的反应析出特点及其强度等性能与组织中析出强化相之间的关系。. 结果表明：1）高能球磨Mo、Cr元素粉末可形成MoCr非晶合金，但更易形成纳米晶Mo(Cr)超饱和固溶体合金。形成Mo（Cr）固溶体系统自由能增加不超过5kJ/mol，而形成非晶MoCr系统自由能增加在6~8kJ/mol范围，机械合金化可使Mo-Cr体系处于超饱和固溶体或非晶亚温状态。2）Mo（Cr）超饱和固溶体合金和MoCr非晶合金粉末与纯Cu二次机械合金化均可以获得Cu( Mo,Cr)超饱和固溶体，Mo在Cu中的固溶度可提高到20wt%这一新水平。3）调整Mo在Cu中的超饱和固溶程度，通过中压烧结获得了4种具有特异性能的新型Cu合金材料，扩展了铜合金工程应用范围。4）非晶MoCr和纳米晶Mo(Cr)固溶体与FeNiCo（C）固溶体的二次机械合金化均可获得单相奥氏体状态的FeCrNiCoMo(C)固溶体PM1合金粉末。对其进行包套热压烧结，与雾化合金粉末相比降低了烧结温度约150℃，块材的强度在1400MPa以上，超过了日本原件980MPa 的水平。5）实现了粉末包套大变形高温热压烧结，改善了烧结材料组织中孔隙和粉末界面的结合状态，大幅提高了试件的力学性能，可方便的向更大尺寸试件推广。. 引申这些研究结果，对机械合金化粉末可进行包套大变形高压冷固结将有可能获得大块亚稳组织合金如高熵非晶态合金等，是一条重要的新的研究思路。. 本项目研究中发表论文12篇，其中英文4篇，SCI收录5篇，申报发明专利8项，已授权1项。