Cu含量对CoCrFeNiMnAlCux高熵合金微观组织及性能的影响

采用铝热反应法制备了CoCrFeNiMnAlCux（x=0.2、0.4、0.6和0.8）高熵合金,研究了不同Cu含量对CoCrFeNiMnAlCux高熵合金的微观结构、硬度、耐磨性和耐蚀性的影响。结果表明: CoCrFeNiMnAlCux高熵合金结构由体心立方结构（BCC）和面心立方结构（FCC）组成,且FCC相随着Cu含量的增加而增加。在Cu0.2合金中Cu元素分布均匀且未发生偏析,组织分布较为均匀;随着Cu进一步增加,富Cu相逐渐在Cu0.4和Cu0.6合金中偏析。当x=0.8时,Cu由于与合金中其他元素之间的正混合焓,而大量在晶界处析出。当Cu含量从0.2增加至0.8时,硬度、耐磨性和耐蚀性先升高后下降,磨损机制由最开始的磨粒磨损逐渐转变为粘着磨损,最后又转变为磨粒磨损。其中CoCrFeNiMnAlCu0.6合金展示了最佳的性能,硬度、磨损率和腐蚀电流分别为564HV0.5、4.187×10-5 mm3/N·m和1.17×10-6A·cm2。     

温度对氧化物---水界面特性的影响

应用测定电泳迁移率和沈降速度的方法对几种氧化物查明了温度与零电点之间的相互关系。根据这些结果和氧化物表面正负离子的解离模型,对氧化物表面上氢离子的吸附热进行了计算。四种氧化物表面氢离子吸附热焓值经计算分别为:石英(SiO_2)-2.7,金红石(TiO_2)-25.3,刚玉(Al_2O_3)-42.5,氧化镁(MgO)-56.8千焦尔/克分子。氢离子在这些氧化物表面上的吸附熵经计算分别为:33.0,36.4,32.6,36.4静电单位(esu)。测得的热焓值和氧化物的零电点与氧化物静电键的强度相一致。     

Al—Sc合金热力学性质的研究

以Ｍｉｅｄｅｍｍａ二元合金生成热模型为基础,结合一些基本热力学关系式,利用元素的基本性质计算了１７３３Ｋ下Ａｌ－Ｓｃ合金中组元钪的活度及合金的部分热力学函数。结果表明,在１７３３Ｋ下,溶液中钪的行为相对拉乌尔定律存在较大的负偏差;混合焓,过剩自由与过剩熵在整个浓度范围内均匀负值;     

CoCrFeNiMn系高熵合金热力学研究

热力学性质在高熵合金设计中起着重要作用,利用可靠的热力学模型进行理论计算来获取合金关键热力学数据已成为一种重要而有效的途径。利用现有二元热力学数据和改进的分子相互作用模型(M-MIVM)对CoCrFeNiMn系高熵合金固溶体的混合吉布斯自由能、混合焓、混合熵、过量吉布斯自由能、过量熵进行预测,同时考虑原子尺寸差异,从热力学角度评估该高熵合金形成的可能性、相稳定性和结构稳定成分。研究结果表明：CoCrFeNiMn体系满足高熵合金的热力学判据,易于形成五元高熵合金;在低Fe、高Ni和高Mn的条件下,该合金体系的混合自由能更负,结构越稳定,Co_0.15Cr_0.15Fe_0.1Ni_0.3Mn_0.3是一个较优的合金成分设计方案;在高温条件下,该合金体系的混合自由能显著下降,合金稳定性增强。研究可为CoCrFeNiMn系高熵合金设计提供较为可靠的热力学数据和理论指导。     

高钛铁合金的电热还原法制备研究

采用电热还原热法制备了高钛铁合金, 考察了氧化钙用量、铝钙合金用量及精炼剂对制备过程的影响。结果表明, 氧化钙和铝钙合金加入量对钛收得率和合金中铝、氧杂质含量影响较大, CaO/Al质量比为0.3、(Al-Ca)/Al质量比为0.4时熔炼效果较好, 钛收得率可达77.6%, 铝、氧杂质含量分别为7.78%和2.77%。采用添加了一定TiO₂的3CaF₂-CaO渣体为精炼剂, 采用喷吹造渣精炼方式, 可较有效去除合金中铝杂质, 并能起到一定脱氧作用, 铝和氧含量可分别降到3.9%和2.5%左右。SEM分析表明, 未精炼的合金除了含有富铁相和富钛相外, 还含有很多大小不一的氧化物夹杂;通过造渣精炼, 夹杂相明显减少。     

两类Ni-Fe基合金抗氧化性能的对比研究

用热压法制备了2种成分的Ni-Fe-X基合金, 并在1 000 ℃和1 200 ℃进行了大气氧化试验。XRD、SEM、EDX和金相分析表明, Ni-11Fe-10Cu-6Al-3Zn的氧化层致密, 主要由Ni、Fe和Al混合氧化物组成, 合金中Cu显示较强的抗氧化性能, 是由于铝的优先氧化的结果, 氧化膜中较多的尖晶石的存在有效改善了氧化物结构, 提高了合金的抗氧化性能。Fe-Ni合金氧化膜主要是铁氧化物, 由于氧化膜抗热震性差使得氧化膜与基体中存在较多的裂纹, 导致合金氧化膜疏松, 是该合金抗氧化性能差的主要原因。     

AlFeNiSiTi高熵合金粉末的制备及性能研究

高熵合金涂层近年来得到了快速的发展,为了制备新型可用于激光熔覆的高熵合金粉末,本文使用Al、Fe、Ni、Si、Ti单质元素粉末,采用机械合金化的方法成功的制备出了AlFeNiSiTi非晶高熵合金粉末,通过X射线衍射仪、带能谱的扫描电子显微镜、震动样品磁强计、热分析仪、真空管式炉以及显微硬度计等对合金粉末进行了分析。研究发现,随着球磨时间的增加,粉末平均粒径先增大后减小,粉末硬度显著增加。在球磨时间达到220h时形成了完全非晶态的高熵合金粉末,粉末粒径达到3um左右,粉末具有较强的机械稳定性和成分均匀性。制备的非晶高熵合金合金粉末为一种软磁材料,矫顽力为0.038(emu/g),晶化温度为720℃左右,熔点在1350~1400℃之间,最大硬度值为126HV。     

铝熔体中热爆反应合成Al-10Ti中间合金

以Al和Ti粉末为原料,采用铝液中热爆反应技术制备Al-10Ti中间合金晶粒细化剂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和差热分析仪(DSC)等手段研究铝液温度对反应过程和Al-10Ti中间合金组织形态的影响.结果表明,热爆反应合成的原始产物由Al和Al3Ti两相组成,铝液温度对中间合金中Al3Ti的尺寸、分布有重要影响,800℃铝液中合成的Al-10Ti中间合金具有良好的晶粒细化性能,通过控制铝液温度和原料Al/Ti比可有效控制Al3Ti的组织形态,对细化效果产生影响.     

含镁轻质高熵合金的研究进展

镁被誉为21世纪绿色金属结构材料,在交通、航空等轻量化需求领域中具有广阔的应用前景。然而镁合金的绝对强度及塑性加工能力有限,极大程度地限制了镁合金的应用。近年来,由5种或5种以上等物质量比或近等物质量比金属形成的高熵合金具有高强度、高硬度、高耐磨性等优异性能,成为最具发展潜力的新材料之一。高熵合金的独特设计理念为镁合金的强度和塑性的综合提升提供了有效的借鉴。采用镁等低密度组元可显著降低高熵合金的密度,同时又兼具高熵合金的优异性能,如含镁轻质高熵合金Al_(20)Li_(20)Mg_(10)Sc_(20)Ti_(30)的密度仅有2.67g·cm^(-3),但硬度可达5.9 GPa。对含镁轻质高熵合金的设计制备、微观组织及性能的研究进展进行了总结归纳,概括了当前研究中存在的问题,对含镁轻质高熵合金的未来进行了展望,旨在为含镁轻质高熵合金的研究提供一定的参考。     

物理气相沉积高熵合金涂层/薄膜性能研究进展

高熵合金多主元素混合会导致高混合熵、严重的晶格畸变、缓慢扩散效应及鸡尾酒效应等,因此表现出迥异的特性,如具有优异的力学性能、热稳定性、耐蚀性、耐磨性、抗氧化性、抗压强度等。将高熵合金的设计理念同表面涂层/薄膜技术相结合制备高熵合金涂层/薄膜,这种薄膜通常展现出同块体高熵合金的相似性能,甚至优于块体高熵合金,在诸多领域具有巨大的应用潜力。重点总结了典型高熵合金涂层/薄膜的的硬度、弹性模量、热稳定性、耐腐蚀性能及耐磨性能的研究进展,并展现了提高高熵合金涂层/薄膜的性能方法及其机理,最后对高熵合金涂层/薄膜的光能吸收涂层、辐射耐受性、生物腐蚀、电子、耐磨性等未来发展方向进行了一定的展望。     

Ag添加对Fe基中熵合金组织与腐蚀性能的影响

采用水冷铜坩埚磁悬浮熔炼和负压铜模吸铸法制备双相FCC结构的铁基中熵合金,研究Ag元素微量添加对合金的组织结构以及在不同介质中腐蚀行为的影响。结果表明,合金中主要组元与添加的Ag元素的二元混合焓为正值,由于相分离在枝晶间富集形成FCC2相。随着Ag含量的增加,合金的腐蚀电位逐渐正移,腐蚀电流密度减小,容抗弧半径增大,合金耐蚀性能明显得到提升。其中,合金Fe_60.8Mn_13.4Si_8.7Cr_9.4C_3.7Ag₄在PBS溶液中的腐蚀电流密度可达2.139×10^-8A/cm²,耐腐蚀性能最优。     

感应重熔合成AlCo_(x)CrFeNiCu高熵合金涂层的组织与耐腐蚀性能北大核心

采用冷喷涂辅助感应重熔合成不同Co含量的AlCo_(x)CrFeNiCu(x=0、0.5、1、1.5、2)高熵合金涂层。通过XRD、SEM、EDS、电化学工作站等设备检测分析了不同Co元素含量AlCo_(x)CrFeNiCu高熵合金涂层的相结构、微观组织、耐腐蚀性能等。结果表明:高熵合金涂层的相结构为FCC+BCC双相混合结构,微观组织形貌为枝晶+枝晶间组织,随着Co含量的增加,AlCo_(x)CrFeNiCu系高熵合金涂层中的枝晶数目增加,并明显粗化。面扫描分析表明显微组织中枝晶内富集Fe、Cr、Co元素,枝晶间富集Cu元素,Al均匀的分布在整个涂层中。在3.5%NaCl腐蚀介质中,AlCo 0.5 CrFeNiCu高熵合金涂层更耐腐蚀,比其他比例Co含量涂层有较正的自腐蚀电位(E_(corr)=-0.37 V)和较小的自腐蚀电流密度(I_(corr)=4.9×10^(-6)A/cm^(2))。     

Cu含量对铁基中熵合金涂层组织与性能影响

采用激光熔覆方法制备了(Fe63.3Mn14Si9.1Cr9.8C3.8)100-xCux(x=0,1,3,5和7at.%)中熵合金涂层。研究了Cu元素含量对涂层物相结构、微观组织、显微硬度和耐蚀性能的影响。结果表明,随着Cu元素含量增加,合金涂层均为单一的FCC结构,呈典型树枝晶结构。显微硬度均高于基材304不锈钢,且随Cu元素含量增加呈递减趋势。在3.5%NaCl溶液中,(Fe63.3Mn14Si9.1Cr9.8C3.8)99Cu1中熵合金涂层的腐蚀电位最高,相比基材304不锈钢向正方向移动了29mV,且具有最低的腐蚀电流密度为4.977×10-6 A·cm-2,涂层表面腐蚀主要发生轻微的晶界腐蚀。(Fe63.3Mn14Si9.1Cr9.8C3.8)100-xCux合金涂层中Cu元素含量较低时,涂层具有较高的硬度和耐蚀性能,具有良好潜在的价值。     

铜镍合金/NiFe2O4-10NiO复合陶瓷惰性阳极的制备及其性能研究*

以NiO、Fe2O3和铜、镍为主要原料,采用高能球磨—固相烧结法,制备出Cu-Ni-NiFe2O4-10NiO和(Cu-Ni合金)/NiFe2O4-10NiO金属陶瓷试样,研究了试样的物相组成、显微结构以及其体积密度、静态热腐蚀率、抗热震性和电导率。研究表明,合金粉的添加能够改善金属相的溢出现象并提高材料的物化性质。与Cu-Ni-NiFe2O4-10NiO金属陶瓷相比,合金粉均匀的弥散于陶瓷相中,减小了晶界间的势垒作用,使载流子更易通过晶界从而提高了试样的导电率,850℃时试样的电导率为60.7 S/cm;增大了材料的致密度;耐高温和抗冰晶石熔盐静态腐蚀率较低,平均腐蚀率降为12.62 mm/a;较大提高了试样的抗热震性。     

Er对7075铝合金微弧氧化层特性的影响

对含Er量为0%、0.2%、0.4%的7075铝合金在相同工艺下进行微弧氧化,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分别研究了微弧氧化膜层的相组成和表面形貌,同时也研究了氧化层的显微硬度、厚度及耐蚀性。结果表明,不同Er含量的7075铝合金微弧氧化层都由γ-Al_2O_3相构成,且随含Er量增加,γ-Al_2O_3相峰值增加,Er在微弧氧化过程中形成了Al_(17)Er_2相进入膜层;随含Er量的增加,氧化膜表面平整度先增加后下降,当Er含量为0.2%时,表面堆积物细小均匀、孔隙直径小,粗糙度最低;含Er量由0%增加到0.4%,显微硬度及厚度也随之增加,耐蚀性明显增加,自腐蚀电流密度由4.280×10~(-6) A/cm~2降至2.405×10~(-9) A/cm~2。     

Al、Ti、V和Cr促进高熵合金BCC相形成能力的研究

定量研究了Al、Ti、V和Cr促进CoFeMnNi基高熵合金形成BCC相的添加量,结合元素周期表分析了相关规律。使用真空熔炼炉炼制了CoFeMnNi基高熵合金,使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计分析了合金的组织结构和硬度。结果表明,CoFeMnNi合金为单一FCC相结构,Al、Ti、V和Cr四种元素单独添加到合金中出现BCC相的添加量分别是0.6、0.6、1和2 mol;促进BCC相形成能力的顺序是Al>Ti>V>Cr;对于元素周期表第4周期的过渡族元素,序号小于25的元素是BCC形成元素,序号越小越有利于在高熵合金中形成BCC相。当合金有BCC相形成时,合金的硬度升高;随BCC相的增加,硬度增加,合金脆性变大。合金含钛2 mol后,合金抗腐蚀能力提升明显,即使在王水腐蚀120 s仍然没有明显的腐蚀痕迹。     

5083铝合金成分优化及耐腐蚀性能研究

采用正交试验设计了不同成分的5083铝合金。运用晶间腐蚀、剥落腐蚀、极化曲线测试等研究手段,采用金相光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)等方法,分析了Mn、Zn、Mg、Si等元素对5083铝合金耐腐蚀性能的影响,得出各元素在5083铝合金中的最佳成分范围。结果表明,Mn含量控制在0.5%左右,Si含量不应超过0.2%,Zn含量控制在0.14%左右,Mg含量控制在4.3%左右,其余元素在限度范围内时,5083铝合金的耐腐蚀性能较好。     

纳米晶块体Co-45Ni-10Cr合金在H2SO4溶液中腐蚀电化学行为研究

利用粉末冶金工艺制备常规尺寸（CS）Co-45Ni-10Cr合金粉末，再利用机械合金化法制备纳米尺寸（NS）Co-45Ni-10Cr合金粉末，采用真空热压技术得到相应的块体Co-45Ni-10Cr合金。腐蚀介质选择不同浓度的H2SO4溶液，利用电化学工作站分别测试两种Co-45Ni-10Cr（CS和NS）块体合金的自腐蚀电位、动电位极化曲线和交流阻抗谱，对比研究了它们的腐蚀行为以及晶粒细化对于它们腐蚀行为产生的影响。结果表明：两种Co-45Ni-10Cr（CS和NS）块体合金的自腐蚀电位均随腐蚀介质H2SO4溶液浓度增大而发生负移，腐蚀倾向逐渐加剧，同时腐蚀电流密度均增大，电荷传递电阻相应减小，因此腐蚀速度加快。此外，两种Co-45Ni-10Cr（CS和NS）块体合金的交流阻抗谱均为单一容抗弧，说明腐蚀速率均由电化学过程控制。与Co-45Ni-10Cr（CS）合金相比，Co-45Ni-10Cr（NS）合金的腐蚀速率减慢，这表明纳米化后Co-45Ni-10Cr块体合金的耐腐蚀性能有所提高。