冷轧和退火对Ni40(FeCoCrAl)60高熵合金组织与性能的影响

研究了高温退火和二次退火对冷轧后Ni₄₀(FeCoCrAl)₆₀高熵合金组织和性能的影响。结果表明,铸态合金由FCC+BCC双相组成。冷轧并再结晶后,合金保持稳定的相结构,FCC相由树枝晶转变为等轴晶,BCC相位于FCC相之间和FCC相之内。铸态合金的屈服强度和抗拉强度分别为450 MPa和870 MPa,伸长率为40%。室温冷轧后合金强度显著升高,屈服强度和抗拉强度分别是铸态合金的2.9倍和1.7倍,伸长率降至4%。再结晶退火使屈服强度和抗拉强度分别降为590 MPa和820 MPa,伸长率为12%。     

(NiAl)63-xV20Cr17Bx共晶高熵合金的组织和性能

采用非自耗真空熔炼炉制备了一组非等摩尔比的高熵合金(NiAl)_63-xV₂₀Cr17B_x(x=0、0.2、0.4、0.6、0.8和1.0,摩尔比),通过XRD、EPMA、万能材料试验机等手段研究了B含量对合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,(NiAl)₆₃V₂₀Cr₁₇合金为B2+BCC双相共晶结构,属于海藻状共晶枝晶,规则的片层共晶被不规则的片层共晶包围。随着B含量增加,(NiAl)_63-xV₂₀Cr₁₇Bx合金的微观结构由片层状共晶结构(x=0)转变为亚共晶结构(x>0.4),纳米沉淀物(含M₂B化合物)在初生相上析出。合金硬度先增加后减小,断裂强度和断裂应变持续增大。当x=0.8时,高熵合金具有良好的综合力学性能,其硬度(HV)为556,屈服强度为1 523 MPa,断裂强度为3 348 MPa,断裂应变为34.5%。     

FeCrMnAlCux高熵合金的组织与性能

采用真空电弧熔炼炉制备FeCrMnAlCu_x(x=0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0)高熵合金,采用XRD、SEM、TEM、显微硬度仪、电子万能试验机和摩擦磨损实验机检测分析了Cu含量的变化对合金相结构、显微组织、压缩性能、硬度、耐磨性的影响。结果表明：FeCrMnAlCu_x高熵合金为典型的树枝晶组织,由BCC结构的枝晶组织、FCC结构的枝晶间组织及枝晶内析出的具有BCC结构的纳米级析出物构成。随着Cu含量的增加,合金微观组织中的枝晶组织含量减小,枝晶间组织含量增大;BCC结构的枝晶组织中弥散析出的第二相颗粒对合金的强度和硬度有着重要的影响,抗压强度和屈服强度在x=1.0时达到最大(分别为1230.2 MPa和960.5 MPa),合金的压缩变形率在x=2.0时达到最大值20.68%;随着Cu含量的增加,合金的硬度先增加后减少,合金硬度在x=0.5时达到最大值421.4HV,此时合金的摩擦性能最好,其磨损率为2.25×10^-5 mm³/(N·mm)。     

Alx(TiVCrNb)100-x轻质高熵合金显微组织及力学性能

采用真空感应熔炼制备Al_x(TiVCrNb)_100-x(x=0～25,%,摩尔分数)轻质高熵合金,利用X射线衍射仪、光学显微镜、显微硬度计和电子万能试验机等研究Al含量对高熵合金微结构及力学性能的影响。结果表明：Al_x(TiVCrNb)_100-x合金由BCC基体相及析出相组成。当x≤5时,Al元素掺杂能够抑制高熵合金基体中析出相的产生;当53)。固溶强化与第二相强化提高了合金的强度,但沉淀相在晶界的富集降低了高熵合金的塑性。     

Al0.5FeCoCrNi(Si0.2,Ti0.5)高熵合金的高温氧化性能

采用真空电弧炉熔炼制备了Al0.5FeCoCrNi,Al0.5FeCoCrNiSi0.2和Al0.5FeCoCrNiTi0.5高熵合金(下标均表示摩尔比)。研究了三种高熵合金在900℃空气中的抗氧化性能,并用带有能谱仪的扫描电镜和X射线衍射仪对不同成分高熵合金氧化层的形貌、成分和结构进行了对比分析。结果表明,三种高熵合金在900℃下均属于抗氧化级。Al0.5FeCoCrNi合金和Al0.5FeCoCrNiSi0.2合金的氧化增重曲线相似,Al0.5FeCoCrNiTi0.5高熵合金的氧化增重速率较大。Al0.5FeCoCrNi,Al0.5FeCoCrNiSi0.2高熵合金表面均生成Cr2O3氧化物,内部均生成少量AlN颗粒;Al0.5-FeCoCrNiTi0.5高熵合金氧化产物为CoFe2O4尖晶石氧化物及富含钛和铁的复杂氧化物,内部产生少量氮化物颗粒。     

应变速率对HCP/FCC双相CoCrFeNiNb0.5高熵合金力学性能的影响(英文)

利用分离式霍普金斯压杆、扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究应变速率对铸态CoCrFeNiNb_0.5高熵合金力学行为的影响。CoCrFeNiNb_0.5高熵合金由先共析密排六方(HCP)相和共析组织构成,合金的共析结构为片层状的HCP相和片层状的面心立方(FCC)相。当应变率从1×10^-4 s^-1增加至6×10³ s^-1时,合金的屈服强度不会显著增加;然而,合金的破坏应变剧烈降低。片层状HCP相的准静态塑性变形机理为缠结状位错的增殖,而其动态塑性变形机理转变为剪切。片层状HCP相的剪切变形能够导致CoCrFeNiNb_0.5高熵合金在低压缩应变(ε=0.1)下形成微裂纹。由于片层状HCP相中微裂纹的数量随着动态压缩应变的提高而增加,微裂纹的扩展引发材料的雪崩式断裂。因此,铸造态CoCrFeNiNb_0.5高熵合金表现出显著的应变速率诱发脆性特性。     

超细晶粉末冶金CoCrFeMnNiGd0.15高熵合金的组织性能

采用机械合金化和放电等离子烧结的方法制备出超细晶CoCrFeMnNiGd_0.15合金,研究了CoCrFeMnNiGd_0.15高熵合金的组织与性能。结果表明,其组织为多相结构,基体为FCC固溶体相,析出相为稀土氧化物(Gd₂O₃)和富Gd、Ni、Mn的四方结构相。随着烧结温度的提高,析出相的含量不断增加且尺寸不断增大,合金的压缩屈服强度不断下降而塑性则不断上升。在900℃烧结时材料具有最优的综合力学性能,其压缩屈服强度(σ_0.2)、抗压强度(σ_max)、断裂时的塑性应变(ε_p)和维氏硬度分别达到1662 MPa、2518 MPa、30.6%和458 Hv。     

铸态(Fe33Cr36Co15Ni15Ti1)96Al4高熵合金力学性能及腐蚀行为

利用经典高熵合金判据设计了一种非等摩尔比(Fe₃₃Cr₃₆Co₁₅Ni₁₅Ti₁)₉₆Al₄高熵合金。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、万能力学试验机和电化学工作站对合金的晶体结构、微观组织、元素分布、力学性能(压缩和拉伸性能)及腐蚀性能进行了研究。结果表明,(Fe₃₃Cr₃₆Co₁₅Ni₁₅Ti₁)₉₆Al₄高熵合金为FCC+BCC双相结构,合金微观组织为枝晶组织,室温下合金抗压强度为743 MPa及超过50%的压缩应变,而拉伸屈服强度、抗拉强度、伸长率分别为591 MPa、984 MPa和15.8%,其断裂机制为韧性断裂。合金表现出优于304SS的耐蚀性,点蚀电位为846 mV,约是304SS的三倍。     

激光熔覆CoCrFeNiSix高熵合金涂层的组织与性能

为了探究激光熔覆工艺对高熵合金组织和性能的影响,使用激光熔覆技术在Q235基材表面制备不同熔覆工艺下的高熵合金涂层. 利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪等对高熵合金涂层进行显微组织形貌的观察及物相分析;利用显微硬度计、摩擦磨损试验机对涂层的硬度及耐磨性进行研究. 结果表明,宏观形貌上,扫描速度一定时,激光功率增大,涂层宽度增加,涂层表面更加平整; 激光功率一定时,扫描速度增加,熔覆层的宽度减小,相结构主要由体心立方(BCC)和面心立方(FCC)组成,扫描速度的增大或激光功率的降低,涂层中的晶粒变细小,且部分区域的胞状晶有向树枝晶生长的趋势,涂层硬度明显高于基材,最高可以达到553 HV,耐磨性要优于基体.     

粉末冶金法制备Al x CuFeNiCoCr高熵合金及其性能

采用粉末冶金法制备了Al_xCuFeNiCoCr高熵合金。研究了铝含量对合金性能和组织的影响,并讨论了合金制备过程中晶粒性能的变化。结果表明,在球磨过程中合金晶粒细化,且合金晶粒尺寸随Al含量的增加而增大。在烧结过程中,合金中会产生新的晶粒,并首先吸收一定热量形成含Al的金属间化合物。在1200 ℃加热2 h后,获得具有简单晶体结构的相,证实了高熵合金的形成。根据获得的能谱,合金组成均匀,合金化程度高。然而,随着Al含量的增加,出现了少量具有高Al含量的高对比度区域。合金具有良好的高温抗氧化性能和抗电化学腐蚀性能。随着铝含量的增加,合金的高温抗氧化性能提高。当Al含量为1mol%时,自腐蚀电压为-235 mV。随着Al含量的增加,硬度也增加。结果表明,当Al含量为1mol%时,合金具有最佳综合性能。     

AlxMo0.5Nb0.5Ta0.5Ti1.5难熔高熵合金组织和性能研究

研究了Al_xMo_0.5Nb_0.5Ta_0.5Ti_1.5难熔高熵合金的微观组织结构和力学性能,从Al元素在该体系合金中固溶强化作用以及Al和过渡族元素的强键合作用两方面对合金性能变化进行了分析。结果表明,Al含量在0～0.75范围内,合金均呈BCC结构类型,随Al含量增加,合金的树枝状凝固组织逐渐细化,硬度增加。在室温条件下,低Al含量(x≤0.3)合金在压缩应变达70%不发生断裂,高Al含量(x≥0.4)合金则表现出明显脆性。在高温条件下,随Al含量增加,合金体系理论熔点降低,合金高温下压缩强度降低程度越来越大。     

激光熔覆CoCrFeNiSix高熵合金涂层的组织与性能

为了探究Si元素含量对CoCrFeNiSi_x(x=0.5,1.0,1.5)高熵合金涂层的组织与性能的影响,采用激光熔覆技术制备高熵合金涂层,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、显微硬度仪、摩擦磨损试验机、电化学工作站等表征了涂层的物相组成、微观组织以及元素分布、硬度值、耐磨性能和耐腐蚀性能. 研究表明,随着Si元素的含量增加,合金物相由单相面心立方结构转变为面心立方结构、Si元素化合物(σ)相结构,最后形成面心立方结构、体心立方结构和σ相混合结构.涂层的组织主要由柱状晶转变成树枝晶,最后形成胞状晶;同时,涂层的硬度不断提高,当Si含量为1.5时,涂层的平均硬度值达到最高,为619.04 HV0.2,约为基体的2.67倍.涂层的磨损量、摩擦系数随着Si含量的增加而减少,耐磨性能显著提高.涂层在3.5%NaCl溶液中腐蚀性能随着Si含量的增加先增加后降低,当Si含量为1.0时,涂层的耐腐蚀性能最优.     

新型(FeCoCrMnCuZn)3O4高熵氧化物的制备及表征

采用简易的固相反应法制备了(FeCoCrMnCuZn)_3O_4高熵氧化物粉体,采用XRD、SEM、TEM、XPS等方法对其进行表征。结果表明,随着煅烧温度的升高,Fe_2O_3、Cr_2O_3、MnO_2、CuO和ZnO相继固溶进尖晶石结构中;最终,在800℃煅烧2 h可得到单一尖晶石结构(面心立方,Fd-3m)的(FeCoCrMnCuZn)_3O_4氧化物,且各元素在晶粒内分布均匀,为典型的高熵氧化物特征。对合成的高熵氧化物(FeCoCrMnCuZn)_3O_4粉体进行电化学性能分析发现,当电流密度为1 A/g时,质量比电容为152.9 F/g。     

放电等离子烧结WMoNbTaV-Al2O3 高熵合金组织及磨损性能

以金属粉末为原料,采用放电等离子烧结技术制备新型含α-Al₂O₃的WMoNbTaV难熔高熵合金,研究了烧结温度对合金致密化行为、相结构、显微组织和耐磨性能的影响。结果表明：在1800~1900 ℃烧结时,WMoNbTaV-Al₂O₃高熵合金基体具有单一bcc相结构,Al₂O₃的平均晶粒尺寸为1.15 μm。随着烧结温度升高,合金的晶粒尺寸增大,致密度和显微硬度也在不断增高,在1900 ℃烧结时硬度达到7967.4 MPa。1900 ℃烧结得到的合金具有优异的耐磨性,磨损量仅为1800 ℃烧结合金的一半。且WMoNbTaV-Al₂O₃高熵合金的耐磨性远高于纯W材料。当磨料粒度为37.5 μm时,1900 ℃烧结的合金磨损量为0.9 mg,磨损性能是纯W材料的83倍。     

高熵合金L12纳米析出相的调控研究进展

高熵合金是一种由多种合金元素以等原子比或近等原子比组成的新型金属材料,其独特的原子结构和合金设计理念使高熵合金具有优异的性能。在高熵合金中通过引入韧性的L1₂纳米析出相阻碍位错运动,不仅可以提高强度还可以保证良好的拉伸塑性,这种L1₂析出相强化的高熵合金引起了广泛关注。对于L1₂相析出强化高熵合金而言,调控析出相的大小、形貌、分布及体积分数对改善析出强化高熵合金的力学性能至关重要。基于此,本文回顾了合金成分的选择和热机械处理工艺参数,如时效温度、时效时间、塑性变形等对L1₂相的影响规律,总结设计新型L1₂相强化高熵合金的方法,并对L1₂相析出强化高熵合金的研究进行了综述和展望。     

FeCoCrNiZr x 高熵合金的磁性和电化学性能

采用真空电弧熔炼法制备了不同Zr含量的FeCoCrNiZr_x（x=0.5,0.75,1）高熵合金。研究了Zr含量对合金组织、磁性能和电化学腐蚀性能的影响。采用X射线衍射仪、扫描电镜、振动样品磁力计和电化学工作站对合金的磁性能和电化学腐蚀能力进行了研究。结果表明：FeCoCrNiZr_x合金具有典型的共晶组织,由面心立方固溶体和C15 Laves相组成。随着Zr含量的增加,合金硬度呈先增大后减小的趋势。根据合成的静态滞回曲线可以看出,FeCoCrNiZr_0.5合金具有顺磁性和铁磁性的混合型特征,FeCoCrNiZr_0.75合金表现为顺磁性,FeCoCrNiZr₁合金表现为典型的铁磁性。同时,FeCoCrNiZr_x合金在3.5%（质量分数）NaCl溶液中经历活化与钝化转变。当合金中的Zr含量为0.75%（原子分数）时,合金极化电阻具有最大的阻抗电容半径,钝化膜的耐腐蚀能力最强。     

Al0.8CoCrFeNiTi0.2高熵合金铸态及退火态组织和性能研究

采用真空电弧熔炼法熔炼出Al0.8CoCrFeNiTi0.2高熵合金,并在600 ℃、800 ℃、1000 ℃下进行了真空退火热处理。利用X射线衍射仪（XRD）、光学显微镜（OM）、电子探针（EPMA）、硬度计、万能试验机以及电化学工作站对合金铸态和不同温度退火态的微观组织结构、硬度、压缩机械性能和在3.5wt.%的NaCl溶液、0.5mol/L的H2SO4溶液中的耐蚀性进行了研究。组织分析表明退火处理使合金的相组成和组织形貌都发生了改变,铸态下合金由BCC和FCC两相固溶体组成, 600 ℃、800 ℃和1000 ℃退火态下合金由BCC、FCC和σ相三相组成,800 ℃退火态中σ相析出最多。随着退火过程的进行,铸态下的单相固溶体树枝晶转变为了细小层片状的两相混合组织。在800 ℃及以下温度范围,退火温度越高,混合组织越细小,成分均匀性越好。但1000℃退火态有大块状单相固溶体析出,导致元素偏析重新加剧。硬度试验和压缩试验结果表明合金在铸态和三种温度退火态下都有较高的硬度、屈服强度、断裂强度和塑性变形量,表现出了良好的综合机械性能和抗回火软化能力。800 ℃退火态的硬度、屈服强度和断裂强度最高,铸态的塑性最好。电化学腐蚀试验表明铸态和三种温度退火态下的合金在3.5% NaCl溶液和0.5mol/L H2SO4溶液中都表现出了良好的耐蚀性, 800 ℃退火态的耐蚀性最好。     

Al对AlxMo0.5NbTiVSi0.2高熵合金组织和性能影响

采用真空电弧熔炼工艺制备了不同Al含量的Al_xMo_0.5NbTiVSi_0.2(x=0.5,0.8,1.0,摩尔比)难熔高熵合金。研究了合金的相组成、微观组织、密度和力学性能。结果表明,Al_xMo_0.5NbTiVSi_0.2高熵合金的微观组织为典型的树枝晶结构,均由BCC固溶体相和M₅Si₃金属间化合物相组成。Al含量的增加并未使得合金的相组成发生改变。合金BCC基体相富集Al、Mo和V元素,M₅Si₃相富集Ti和Si元素,Nb元素在两相中分布较为均匀。随Al含量增加,合金的密度从6.18 g/cm³降至5.86 g/cm³,硬度提升了13.7%,压缩屈服强度增加约332 MPa,增幅达到37%,抗压强度从1 073 MPa提高到1 457 MPa,断裂应变从13.6%增加到14.4%。合金力学性能的提升主要是通过固溶强化、细晶强...     

W对FeCoCrNiWx高熵合金微观组织和摩擦性能的影响

采用非自耗真空电弧熔炼炉制备了不同W含量的FeCoCrNiW_x系高熵合金。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、MFT-EC4000往复型电化学腐蚀摩擦磨损试验仪、显微硬度计以及轮廓测量仪分别对合金的组织结构、形貌、成分分布、显微硬度、摩擦磨损性能进行了测试。结果发现,FeCoCrNiW_x高熵合金均具有简单的面心立方体结构(FCC);随着W含量增加,高熵合金由单一的FCC相转变为FCC相+μ相;当x=0.5时,FeCoCrNiW_0.5硬度(HV)为196.75,体积磨损量最低,合金具有较好的抗塑性变形能力和较好的耐磨性,强化机制为固溶强化和第二相(μ相)强化。     

激光熔覆FeCrNiCoMnBx高熵合金涂层的组织结构与性能

采用激光熔覆技术制备FeCrNiCoMnB_x高熵合金涂层,研究了硼含量对激光熔覆FeCrNiCoMnB_x高熵合金涂层的组织结构、硬度和摩擦磨损性能的影响,以及硼化物中层错形成机制。结果表明:涂层均由简单fcc结构固溶体和硼化物两相组成。当硼含量x≤0.75时,生成的硼化物以(Cr,Fe)_2B相为主;而当硼含量x=1时,生成大量的(Fe,Cr)_2B相。随着硼含量的增加,涂层中的硼化物含量增加,硬度增大,耐磨性能增强。硼化物(Fe,Cr)_2B相在(110)面存在大量堆垛层错。硼化物中的层错是(Fe,Cr)_2B相通过(110)面的层错(滑移距离为1/4[111])方式而向(Cr,Fe)_2B相转变而产生。