FCC/L12共格高熵合金Al0.1CoCrFeNiTi0.1热压缩PLC变形行为

采用真空感应熔炼(VIM)方法,结合特定的热处理工艺,制备具有FCC/L1₂两相共格的Al_0.1CoCrFeNiTi_0.1高熵合金,在宽温度(298K-973K)内进行系统的准静态单轴恒温压缩试验。使用SEM和XRD测试方法对高熵合金微观结构形貌进行观察;根据热力学和晶体学理论计算FCC固溶体相和L1₂相纳米沉淀相的晶格参数和热力学参数,并解释其形成原因;通过Image j图像处理软件自动统计L1₂相在晶内和晶界处的尺寸、间距以及体积分数。结果表明：L1₂相与FCC相晶格常数和晶面间距的比值分别约为1.008和0.605;该高熵合金的平均原子半径 ;平均混合熵 ;平均混合焓 ;价电子浓度 ;由EDS能谱分析得到L1₂沉淀相粒子化学式为 ;在热压缩变形过程中,在同一温度下的初始应变阶段,随着应变的增大,PLC锯齿屈服强化现象的A型锯齿波逐渐消失;而当温度大于873K,应变大于0.213时,则有B型锯齿波出现。这主要与合金各阶段的变形机制有关。     

填充Co的CoCrCuFeNi高熵合金扩散焊接头的组织和扩散机制

在850,950,1050和1100℃下,填充Co中间层对CoCrCuFeNi高熵合金（HEA）进行了扩散焊接,并对接头微观组织和扩散机制进行了分析。结果表明,在各温度下接头均形成了牢固的结合,接头无金属间化合物生成,高熵合金侧界面周围残留部分柯肯达尔孔。对Cr、Fe、Cu和Ni在Co填充层中的扩散系数进行了计算,排序如下：Cu>Cr>Fe>Ni。所有元素的扩散速度均在相同水平,CoCrCuFeNi高熵合金和Co填充层之间的扩散是在空位机制和晶界扩散机制的共同作用下发生的。     

再结晶温度对Cr20Mn10Fe30Co30Ni10高熵合金组织及性能的影响

将Cr₂₀Mn₁₀Fe₃₀Co₃₀Ni₁₀高熵合金均匀化、室温冷轧后,研究再结晶温度对其组织和性能的影响。结果表明：轧制态的合金相结构为FCC+HCP两相结构,900℃以下回复再结晶处理后,仍保留大量HCP相,随着再结晶温度的升高,HCP相逐渐减少,部分晶粒开始发生回复再结晶,强度降低;当温度达到900℃时,已经发生完全回复再结晶,HCP相消失,生成细小多边形等轴晶粒,塑性大幅提升。采用600℃中温回复再结晶可以获得异质组织结构,从而实现Cr₂₀Mn₁₀Fe₃₀Co₃₀Ni₁₀高熵合金良好强韧性匹配。     

稀土Ce共溅射沉积(AlCrNbTiVCe)N涂层的高温摩擦学性能

研究了稀土Ce与AlCrNbTiV高熵合金磁控共溅射(AlCrNbTiVCe)N涂层500℃下的摩擦学性能。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)表征涂层的表面形貌、成分、物相和价态。通过纳米压痕仪、球盘式摩擦磨损试验机和白光干涉三维形貌仪测试涂层的力学性能和摩擦学性能。结果表明采用磁控溅射技术可以制备出性能良好的(AlCrNbTiVCe)N涂层,Ce的引入改善了涂层微观组织和结构,增强了涂层的硬度,提高了涂层的抗塑性变形能力和抗弹性变形能力,进而使涂层具有良好的摩擦磨损性能。在室温下(AlCrNbTiVCe)N涂层的摩擦因数和磨损率与未含Ce的(AlCrNbTiV)N涂层相比均显著降低,其磨损机制为轻微的磨粒磨损和粘着磨损;在500℃下(AlCrNbTiVCe)N涂层具有比室温下更低的摩擦因数,其磨损机制以氧化磨损为主,这是由于涂层表面存在CeO₂,起到了改善涂层摩擦性能的作用。在磁控溅射工艺中引入Ce元素,可以获得摩擦学性能优良的(AlCrNbTiVCe)N涂层。     

低能高通量氦离子辐照下W28Ta28V28Zr8Sc8高熵合金损伤行为研究

采用放电等离子烧结技术制备了W₂₈Ta₂₈V₂₈Zr₈Sc₈高熵合金,研究了高熵合金在低能量、高通量氦离子辐照下的损伤行为。结果表明,在相同He离子辐照参数下,高熵合金表现出比纯W更优异的抗辐照损伤性能。不同He离子能量条件下,高熵合金中出现严重Fuzz结构时的He离子能量阈值远高于纯W。在相同辐照参数下,高熵合金有着明显小于纯W的Fuzz层厚度。W₂₈Ta₂₈V₂₈Zr₈Sc₈高熵合金中不同相区在辐照后表现出不同的表面形貌特点,这与构成相区主要元素的He离子辐照行为有关。通过设计高熵合金的显微组织,可以获得优良的抗辐照材料。     

富CoCr含量CoCrNiAlTi中熵合金的高温强韧化行为及微观机制

本工作研究了富CoCr含量的CoCrNi基中熵合金的高温力学性能及其变形机制。研究发现,经过热锻以及时效热处理,成分为Co_33.3Cr_30.6Ni_26.1Al₅Ti₅ (at%)中熵合金在600～800℃的温度范围内具有优异的瞬时拉伸性能。特别是,在700℃条件下出现反常屈服,屈服强度高达为944 MPa,拉伸塑性为16%,优于大多数镍基以及钴基高温合金。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和三维原子探针(3D-APT)等手段,发现高体积分数的多主元γ′[(Ni,Co,Cr)₃(Al,Ti)]相的有序强化以及晶界处生成的多主元富(Co,Cr)面心立方相(fcc)结构相引起的晶界强化是该合金在高温条件下实现强韧化的主要因素。     

用熵权法和主成份投影法优选PDC钻头

针对深井、超深井深部井段钻井提速难题,可通过优选PDC钻头提高钻进速度、降低钻井成本。为了全面、客观地评价钻头性能的优劣,文在选取纯钻时间、机械钻速、进尺等钻头性能评价指标的基础上,采用熵权法对各评价指标赋权,应用主成份投影法对某油田PDC钻头性能进行评价并优选PDC钻头。采用优选出的PDC钻头,试验井平均机械钻速比邻井同组地层提高了15%,表明钻头选型方法合理,可用来优选和评价PDC钻头     

WC和Al2O3对氩弧熔覆FeAlCoCrCuTi0.4高熵合金涂层组织和耐冲蚀性能影响

利用氩弧熔覆技术制备了FeAlCoCrCuTi_0.4,WC/Al₂O₃-FeAlCoCrCuTi_0.4高熵合金涂层,并通过XRD,SEM,EDS,硬度测试和冲蚀磨损测试等方法,探究了WC和Al₂O₃的添加对FeAlCoCrCuTi_0.4高熵合金涂层显微组织和性能的影响.结果表明,通过氩弧熔覆技术所制备的合金涂层表面成形性良好,无孔洞、裂纹等缺陷产生,与基体呈高强度冶金结合.WC和Al₂O₃的添加对涂层稀释率的降低有显著作用.三种涂层都是主要由Bcc相（Fe-Cr固溶体）构成,晶粒以胞状树枝晶形式存在.添加WC后,晶粒细化明显,在各种强化作用下涂层硬度为685.8 HV.且WC和Al₂O₃的添加显著提高了涂层耐冲蚀磨损性能,耐磨性几乎可以达到FeAlCoCrCuTi_0.4高熵合金涂层的2倍.     

Mo元素含量对FeAlCuCrNiMox系高熵合金组织结构及性能的影响

为了研究Mo元素对FeAlCuCrNiMo_x系高熵合金的组织结构及性能的影响,将FeAlCuCrNiMo_x系高熵合金粉末制备成药芯焊丝,并用气体保护堆焊到45钢表面制备出FeAlCuCrNiMo_x系高熵合金,而后对堆焊层进行硬度、显微组织、物相组成及耐蚀性能分析. 结果表明,FeCuCrAlNiMo_x系堆焊高熵合金呈现单一的AlFe固溶体,晶格结构为体心立方. 当x = 0.8时,合金堆焊层的晶粒尺寸最为细小,晶界强化明显,硬度最高,平均硬度达到47.8 HRC,磨损量最小,为0.08 g. 加入一定量的Mo元素之后腐蚀电位降低,即耐腐蚀性能下降.     

铬铁原矿粉激光制备高熵合金复合涂层的组织与性能

目的用铬铁原矿粉快速直接制备高熵合金复合涂层,研究其组织结构及性能,提高基体表面硬度和耐磨性。方法采用激光熔覆技术在40Cr钢表面制备高熵合金复合涂层,运用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及硬度计、磨粒磨损机,分析高熵合金复合涂层不同深度的显微组织、物相结构及力学性能。结果高熵合金复合涂层与基体结合良好,物相结构为简单BCC结构的过饱和固溶体,显微组织为典型胞状和树枝晶组织,且原位自生形成的细小碳化物颗粒强化相弥散分布于基体。深度为0.1 mm时,复合涂层的显微组织形貌最细小,且存在一定程度的成分偏析。复合涂层显微硬度平均为6.48 GPa,为基材40Cr钢的2倍以上。高熵合金复合涂层不同深度的磨损率均低于基体的磨损率,且随着深度的增加,磨损率逐渐升高,当深度为0.1 mm时,磨损率最低,为0.17 mg/mm2,耐磨性最好。结论以铬铁原矿粉为掺杂组元,采用激光熔覆技术成功制备出掺杂原位自生颗粒强化相的高熵合金复合涂层,显著提高了基体表面硬度和耐磨性。