Al含量对Al_xCoCrFeNi系高熵合金组织和耐蚀性能的影响

通过真空电弧熔炼方法制备Al_xCoCrFeNi系高熵合金(HEAs,x=0.5,1.0,1.5,2.0),分析了不同Al含量对合金物相组成和显微组织的影响,同时研究了合金在模拟海水中的耐蚀性能。结果表明:Al_xCoCrFeNi系高熵合金均由简单的FCC或BCC相组成,无脆性金属间化合物相生成;当x=0.5时,合金主要为FCC相;随着Al含量的增加,合金相结构由FCC相向BCC相转变,显微组织由树枝晶向等轴晶转变,并且逐渐细化;Al_xCoCrFeNi系高熵合金的腐蚀是典型的点蚀机制,随Al含量的增加,HEAs在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性变差,主要是由于合金中富Ni、Al的有序BCC相的析出与其余相形成了大量的微观腐蚀电池,使得有序BCC相严重侵蚀。因此,降低Al含量有利于提高Al_xCoCrFeNi系高熵合金的耐蚀性。     

SiC颗粒对AlCoCrFeNi高熵合金涂层显微组织与力学性能的影响

应用激光熔覆技术制备了Al CoCrFeNi高熵合金涂层,研究了不同Si C添加量对涂层组织、硬度及耐磨性的影响。结果表明:Al CoCrFeNi高熵合金涂层由面心立方结构(FCC)和体心立方结构(BCC)两相组成。添加Si C生成了Cr2Fe14C相,但是抑制了Cr基FCC相的生成。随着Si C含量的增加,熔覆层的缺陷减少且组织形貌发生改变,主要是由晶内BCC、晶间Cr基FCC相和白色析出物组成,其中,白色析出物为Cr2Fe14C相和未熔化的Si C颗粒,且分布在晶间。Si C的加入可以显著提高涂层的硬度及耐磨性,随着Si C含量的增加,涂层的硬度及耐磨性会随之增加。     

激光熔覆AlxCoCrCuFeNi高熵合金涂层组织与耐磨性

利用激光熔覆技术在45钢基体表面制备AlxCoCrCuFeNi(x=0.5,0.75,1.0,1.25,1.5)高熵合金涂层,研究了 Al元素含量对涂层组织结构、相组成、硬度及耐磨性的影响规律,重点分析了非平衡凝固快冷条件对高熵合金涂层形核的影响机制.AlxCoCrCuFeNi涂层具有BCC和FCC结构,随Al元素含量的增加FCC逐渐向BCC转变,高熔点Fe,Cr元素偏聚于BCC相中,Cu元素以富Cu相形式存在.涂层硬度随Al含量的增加而增大,合金体系为Al1.5CoCrCuFeNi时硬度达到最大为807.3HV0.2,耐磨性与硬度呈正相关性.激光熔覆非平衡快冷条件抑制了金属间化合物等有序相的形核、生长,有利于高熵合金固溶体相的形成.     

AlCoCrFeMnZr近共晶高熵合金的组织形貌及耐磨性

采用真空熔炼法制备出了AlCoCrFeMnZr近共晶高熵合金,通过XRD、SEM、显微硬度计和摩擦磨损试验机测试了AlCoCrFeMnZr合金的晶体结构、组织形貌、硬度以及耐磨性能。结果表明,AlCoCrFeMnZr合金的物相结构为BCC和HCP双相结构,组织由初生相和细密的片状共晶组织组成。初生相由富Cr、Fe、Zr的HCP相组成,以树枝晶方式生长,片状共晶组织中枝晶区域(α相)主要分布Co、Cr、Fe,晶间(β相)主要分布Al和Zr,符合高熵合金组织及元素分布规律。磨损方式由粘着磨损和磨粒磨损转变为氧化磨损,摩擦因数出现先增加后减少的趋势,平均摩擦因数为0.5432,显微硬度为768.8 HV0.5,具有优良的硬度和耐磨性。     

Al_(0.3)CrFe_(1.5)MnNi_(0.5)Ti_(0.2)(Si_(0.2))高熵合金的时效硬化行为

采用非自耗真空电弧熔炼炉制备了Al_(0.3)CrFe_(1.5)MnNi_(0.5)(A_0)、Al_(0.3)CrFe_(1.5)MnNi_(0.5)Ti_(0.2)(A1)和Al_(0.3)CrFe_(1.5)MnNi_(0.5)Si_(0.2)(A_2)等3种高熵合金,然后在700~1 000℃时效处理12h后进行了物相分析、微观组织表征和硬度测试。结果表明,3种合金的铸态组织主要由BCC相组成,时效组织主要由富Cr、Mn、Fe的BCC相、Cr_5Fe_6Mn_8(ρ相)析出相和球形Ni-Al析出相组成。由于Ni-Al相和ρ相析出,使得A_0、A_1和A_2合金的时效硬度(HV)分别达到899、943和955,与A_0合金铸态时硬度相比分别提高了142%、154%和157%。1 000℃时效处理后,A_1和A_2合金的硬度(HV)仍高达800以上,表现出良好的时效硬化特性。     

Hf含量对NbMo0.5HfxTiZrCrAl难熔高熵合金组织及力学性能的影响

采用真空非自耗电弧熔炼的方法制备了5种名义成分为NbMo0.5HfxTiZrCrAl(x=0, 0.25, 0.5, 0.75, 1, at.%)的难熔高熵合金。研究了Hf对合金组织及力学性能的影响规律。结果表明：添加Hf和不添加Hf的合金的微观组织均由两种BCC相（即BCC1和BCC2）和Laves相构成。在未添加Hf的合金中,BCC1相中主要富含Zr、Cr和Al元素,BCC2相中主要富含Nb、Ti和Mo元素。而在添加Hf的合金中,BCC1相中主要富含Hf、Zr、Cr、Mo和Al元素,BCC2相中主要富含Nb和Ti元素。随着Hf含量的增加,BCC1相的含量逐渐增加,且BCC1和BCC2相的晶格常数均有所增大。此外,随着Hf含量的增加,合金的硬度和脆性均逐渐增加,而合金在1200 ℃的抗压强度逐渐降低。     

退火温度对FeMoCrVTiSix高熵合金组织及力学性能的影响

在400、600、800、1100 ℃下对FeMoCrVTiSi_x(x=0、0.3)进行退火处理,利用X射线衍射仪、扫描电镜、差热扫描分析仪、显微硬度计、万能试验机等探究了不同退火温度对合金的组织和力学性能的影响。结果表明,Si元素的添加提高了FeMoCrVTi高熵合金的热稳定性。经过退火处理,FeMoCrVTiSi_x高熵合金的微观组织仍为以BCC固溶相为主的枝晶结构,但在枝晶边缘出现黑色的细小富Ti相,其含量随着退火温度的增加而增多,在1100 ℃下富Ti相回溶。富Ti相的析出提高了合金的硬度,其中,800 ℃退火后试样的硬度达到最大值,FeMoCrVTi试样的硬度达到932 HV0.2,FeMoCrVTiSi_0.3的硬度达到998 HV0.2。     

Ti元素对AlFeCrCoCuTi多组元高熵合金的组织及耐磨性能影响

研究了非自耗电弧熔炼AlFeCrCoCu,AlFeCrCoCuTi多组元高熵合金以及AlFeCrCoCuTi合金800℃回火后的组织、硬度及耐磨性能。研究发现,相比于AlFeCrCoCu合金,随着Ti的加入,AlFeCrCoCuTi合金组织结构趋于复杂,由之前简单的BCC FCC相变为由富含Al、Co、Ti的BCC1相和富含Fe、Cr的(α-Cr,Fe)BCC2相的枝晶共晶组织和晶间富Cu的FCC相以及晶间富含Cr2Ti和Fe2Ti金属间化合物的ω析出相共同组成。Ti的加入,析出的Cr2Ti和Fe2Ti的金属间化合物起到了强化作用,提高了合金的硬度。合金具有很强的抗回火软化能力。合金的摩擦磨损测试主要以黏着磨损为主,金属间化合物析出强化作用提高了合金的耐磨性,而回火后的合金耐磨性能更优。主要原因是随着摩擦时间的增加,回火后的合金表面上生成了一层氧化物附着在摩擦表面,提高了合金的耐磨性。     

退火处理对Al3CoCrCu1/2FeMoNiTi高熵合金激光涂层组织和性能的影响

目的研究Al_3CoCrCu_(1/2)FeMoNiTi高熵合金涂层的退火时效硬化及其强化机理。方法使用激光熔覆设备,在40Cr钢上制备了Al_3CoCrCu_(1/2)FeMoNiTi高熵合金涂层,对涂层进行了退火处理。使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和显微硬度计对涂层进行了分析。结果涂覆态涂层为BCC单相结构,经300℃和500℃退火,涂层仍然为BCC单相;700℃退火后,涂层析出了NiTi金属间化合物相;900℃退火后,涂层由FCC相及NiTi金属间化合物组成。涂覆态和经300~700℃退火的涂层为胞粒状,经900℃退火后,涂层为板条状。经300℃退火,涂层硬度下降,但超过300℃退火,硬度比涂覆态的高。700℃退火合金硬度达到最大值924HV。退火温度升到900℃后,硬度比700℃退火的低。NiTi析出相促进了硬度提高,位错强化机制能较好解释该高熵合金的固溶强化现象。结论Al_3CoCrCu_(1/2)FeMoNiTi合金涂层具有明显的时效硬化效应,700℃退火可获得最佳的时效硬化效果。     

CoCrxNi中熵合金组织及力学性能研究

以等原子比CoCrNi中熵合金为基础,采用真空电弧熔炼炉制备了CoCr_xNi(x=1.0, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, at%)中熵合金,研究了Cr含量对合金微观组织及力学性能的影响。结果表明:CoCr_xNi(x=1.0, 1.5, 1.6)中熵合金为单一的面心立方相(fcc);随着Cr元素含量增加,CoCr_xNi(x=1.7, 1.8, 1.9, 2.0)中熵合金的fcc相基体中析出了体心立方相的富Cr条状组织;合金的强度、硬度随着Cr元素含量的增加而不断提高,但塑性恶化;与等原子比CoCrNi中熵合金相比,CoCr_1.7Ni中熵合金在保持较高塑性的同时,强度、硬度显著提高。     

激光熔覆AlxNbMn2FeMoTi0.5高熵合金涂层的组织与性能

使用激光熔覆技术在Q235钢基体上制备Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5高熵合金涂层,期望借此提高干切削技术适用刀具表层的硬度和耐磨性。经过初步筛选之后,主要研究了Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5(x=1、1.5、2)高熵合金涂层体系,并采用XRD和3D激光扫描成像等手段分析了不同Al含量的Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5合金涂层的晶相结构、显微组织和具体元素分布。结果显示,对于Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5高熵合金涂层,随着Al含量的增加,涂层的相结构由单一的BCC相逐渐转变为双相BCC结构,晶粒逐渐细化。当x=2时,Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5高熵合金涂层硬度最高,平均为1089.6 HV0.3,大约为基材的5倍,且其具有最优的耐磨损性能。x=1.5时,Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5高熵合金涂层的自腐蚀电位最高,自腐蚀电流密度最小,耐腐蚀性最好。     

冷喷涂辅助原位合成CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层的组织性能研究

目的 为了提升普通金属材料的表面性能,提出了一种在普通金属材料表面制备性能较好的CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层的技术工艺.方法 采用Cu、Fe、Cr、Al、Ni、Ti六种金属单质粉末为原料,经过2 h机械混合后,使用低压冷喷涂技术在45#钢基体上制备混合金属涂层,再经感应重熔技术将混合金属涂层原位合成为CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层.采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD),对混合金属涂层和原位合成CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层的微观组织和相结构进行观察分析,并对原位合成CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层的硬度、摩擦性能及耐腐蚀性能进行检测分析.结果 原位合成CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层组织致密、元素分散均匀;涂层结构是简单的固溶体结构BCC相和FCC相.涂层的综合性能良好,硬度可达543.4HV,与Al2O3的干摩擦因数为0.428,是45#基体与Al2O3的干摩擦因数的61.6％,且较基体有更好的耐氯盐腐蚀性能,并在1 mol/L的NaCl溶液和0.5 mol/L的H2SO4溶液中电化学腐蚀后,涂层中都不会形成腐蚀产物.结论 使用冷喷涂辅助原位合成的CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层具有相对较高的硬度、较好的摩擦性能以及耐氯盐腐蚀性能.     

H13钢表面激光熔覆AlCoCrFeNiWx高熵合金涂层及其性能

以热作模具钢H13作为基体,通过激光熔覆制备AlCoCrFeNiW_x(x=0, 0.5)高熵合金涂层,并研究W元素的添加对其组织结构以及热稳定性和耐磨性的影响。激光熔覆AlCoCrFeNiW_x高熵合金涂层相组织结构随W元素的添加会发生变化,W的添加会促进BCC相的形成,并且在晶界处形成富含W的第二相,其生长方向会沿着冷却方向形成细长状的枝晶,这些第二相会起到耐磨和强化涂层的作用。经800 ℃长时间保温后测试AlCoCrFeNiW_x高熵合金涂层的热稳定性。结果表明,AlCoCrFeNiW_x高熵合金涂层均能够保持较高的硬度和耐磨性,14 h保温后的硬度仍大于400 HV0.2,加入W元素后的涂层抗回火软化能力更强,800 ℃保温14 h后的耐摩擦磨损性能是基体的两倍以上。     

铬铁原矿粉掺杂制备CrFeNiSiAl0.5高熵合金涂层及其组织性能

目的 以40Cr钢为基体,制备掺杂铬铁原矿粉的CrFeNiSiAl0.5高熵合金涂层,提高其硬度与耐磨性.方法 在Cr、Fe、Ni、Al、Si纯金属粉末中掺杂铬铁原矿粉,矿粉有效原子数分数为0％、5％、10％、15％时,采用激光熔覆技术,在40Cr钢基体上制备CrFeNiSiAl0.5高熵合金涂层.利用X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电子显微镜,表征高熵合金涂层的物相结构及微观组织.利用硬度计、磨粒磨损机,对涂层的硬度及耐磨性能进行表征.结果 不含铬铁原矿粉时,高熵合金涂层为单一的BCC相,铬铁原矿粉为10％时,出现FCC相.高熵合金涂层微观组织以胞状树枝晶为主,涂层与结合区存在明显分界,与基体呈良好的冶金结合.不含铬铁原矿粉时,高熵合金涂层平均硬度值为643.5HV;铬铁原矿粉为15％时,涂层平均硬度值为838.1HV,是基体的3.4倍.磨损率随铬铁原矿粉占比的增加而降低,铬铁原矿粉有效原子数分数为15％时,磨损率约为0.14 mg/mm2,耐磨性能最好.结论 在40Cr钢基体上成功制备出了以铬铁原矿粉为掺杂组元的高熵合金涂层,铬铁原矿粉的掺入,提升了CrFeNiSiAl0.5高熵合金涂层的硬度与耐磨性.     

FeCrMnAlCux高熵合金在0.5 M H2SO4溶液中耐腐蚀性能的研究

本文采用真空电弧熔炼技术制备出FeCrMnAlCux(x=0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0)高熵合金,通过XRD、SEM、EDS对合金的相结构及腐蚀前后的微观组织进行表征,利用动电位极化曲线、EIS、XPS以及浸泡实验对合金在0.5M H2SO4溶液中的腐蚀性能进行分析。研究结果表明：Cu元素的加入促进了合金中FCC相的形成,使合金由单一BCC结构转变为BCC+FCC双相混合结构。五种成分的高熵合金具有典型的枝晶形貌,随着Cu含量的增加,晶粒逐渐细化,组织逐渐均匀。FeCrMnAlCu1.5高熵合金的腐蚀电位最高(-0.363 V),腐蚀电流密度最小(2.148×10-5 A/cm2),合金的耐蚀性随着Cu含量的增加先提高后下降,当x=2.0时,腐蚀电位减小到-0.394 V,电流密度增大到2.865×10-4 A/cm2,其耐蚀性能仍优于未添加Cu元素的合金。腐蚀后合金截面处形成了复合氧化物保护膜,有效降低了合金在0.5 M H2SO4溶液中的腐蚀速率。     

CrFeCoNiB0.05Tix高熵合金的显微组织和力学性能

采用机械合金化和放电等离子烧结工艺制备了CrFeCoNiB_0.05Ti_x(x=0.2、0.4、0.6、0.8、1.0)高熵合金材料,通过X射线衍射分析、扫描电镜观察和能谱分析以及维氏硬度测试和压缩强度测试等,研究了Ti含量对高熵合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,CrFeCoNiB_0.05Ti_x(x=0.2、0.4、0.6、0.8、1.0)高熵合金由FCC、BCC和α相组成。当x=1.0时,合金由BCC结构转向HCP结构并析出新相Laves相,其具有最高硬度416.54 HV0.2。当x=0.8时,合金达到最大抗压强度586.3 MPa。     

FeCoNiCrCu0.5Alx高熵合金的结构和性能（英文）

研究Al含量和热处理对FeCoNiCrCu0.5Alx多主元高熵合金的相结构、硬度和电化学性能的影响规律。随着Al含量的增加,铸态合金的相结构由FCC相向BCC相转变。当x从0.5增加到1.5时,FeCoNiCrCu0.5Alx高熵合金的稳定结构由FCC结构向FCC+BCC双相结构转变。BCC相的硬度高于FCC相的,在氯离子及酸性介质中BCC相的耐腐蚀性均优于FCC相的。FeCoNiCrCu0.5Al1.0铸态合金具有高硬度和良好的抗腐蚀性能。     

Synthetic Effect of Cr and Mo Elements on Microstructure and Properties of Laser Cladding NiCrxMoy Alloy Coatings

NiCr_xMo_y (x = 1, 1.5; y = 0, 0.1, 0.3) alloy coatings were prepared on the Q235 substrate by laser cladding under the protection of argon. The phase composition, microstructure, corrosion behavior, and mechanical properties of the NiCr_xMo_y alloy coatings were investigated using X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, electrochemical tests, X-ray photoelectron spectroscopy, microhardness, and nanoindentation tests. As the Cr content increased, the phase composition of the coatings changed from a single face-centered cubic (FCC) structure to a dual-phase structure coexisting with body-centered cubic (BCC) and FCC structures, while the addition of Mo promoted the precipitation of σ phase. The appearance of a homogeneous dual-phase structure and some amount of σ phase played a positive role in the corrosion resistance of NiCr_xMo_y coatings. Cr³⁺ ions and Mo⁶⁺ ions in the passive film enhanced the stability of the coatings. The nanoindentation tests showed that the nanohardness (6.71 GPa) and elastic modulus (184.40 GPa) of BCC phase were higher than those of the FCC phase (5.19 GPa and 155.26 GPa, respectively). Overall, the BCC phase and σ phase improved the mechanical properties of the coatings.     

(FeCoNiCr)100-xMnx高熵合金在NaCl和NaOH溶液中的抗腐蚀性能

研究了放电等离子烧结(FeCoNiCr)_100-xMn_x(x=4,8,12,20)高熵合金的组织结构及在NaCl和NaOH溶液中的耐腐蚀性能。结果表明,(FeCoNiCr)_100-xMn_x合金主要由FCC单相组织和少量BCC相组成。(FeCoNiCr)₈₈Mn₁₂合金在3.5wt%NaCl 溶液中具有最好的耐腐蚀性能。Mn的添加使合金在1 mol NaOH 溶液中耐腐蚀性增强。退火对合金在1 mol NaOH 溶液中抗腐蚀性能影响不大。(FeCoNiCr)_100-xMn_x合金在3.5wt%NaCl溶液和1 mol NaOH溶液中的抗腐蚀性能均优于304S不锈钢。