析出强化Fe53Mn15Ni15Cr10Al4Ti2C1高熵合金强韧化机制

以fcc结构高熵合金为基础合金,通过添加Al、Ti和C元素,设计了新型析出强化Fe₅₃Mn₁₅Ni₁₅Cr₁₀Al₄Ti₂C₁高熵合金。经过轧制后该合金含有纳米结构轧制条带(含有变形孪晶)和高密度位错结构。中温长时间热处理后该合金具有纳米结构非均匀组织,包括轧制条带、位错和大量的纳米析出相,表现出优异的强度-塑性匹配关系。该合金优异的力学性能是由于组织中与基体共格的L1₂型析出相起到了显著的析出强化作用,使该合金强度明显提高;另一方面,高密度位错得到有效回复,改善了合金的应变硬化能力。采用中温长时间热处理可获得强度-塑性匹配优异的非均匀组织析出强化高熵合金。     

冷轧退火对FeMnCoCrAl高熵合金组织和力学性能的影响

使用真空电弧炉熔炼出(Fe₅₀Mn₃₀Co₁₀Cr₁₀)₉₄Al₆合金,利用冷轧及在不同温度对合金进行退火,以期望得到由多尺度再结晶晶粒构成的层状结构;并对不同退火温度的样品进行拉伸性能测试。利用扫描电镜和EBSD对合金组织形貌进行表征,采用X射线衍射方法研究其相组成。结果表明:合金在铸态和冷轧后相组成未发生变化,700 ℃退火得到较好的多尺度再结晶晶粒的层状结构,其屈服强度为487 MPa,抗拉强度为708 MPa,断后伸长率为39%,表现出良好的综合力学性能。     

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。     

(MgCoNiCuZn)O高熵荧光粉的制备及其发光性能

近年来，(MgCoNiCuZn)O高熵氧化物由于具有独特的结构和功能特性而引起极大关注。本研究通过高温固相法合成了等原子比的(Mg_0.2Co_0.2Ni_0.2Cu_0.2Zn_0.2)O高熵氧化物荧光粉，进而利用高熵陶瓷所特有的“鸡尾酒”效应设计出非等原子比的(Mg_0.2Co_0.35Ni_0.05Cu_0.05Zn_0.35)O高熵氧化物荧光粉。结果表明：等原子比的(Mg_0.2Co_0.2Ni_0.2Cu_0.2Zn_0.2)O高熵荧光粉在高温固相反应后为单相FCC结构，而非等原子比的(Mg_0.2Co_0.35Ni_0.05Cu_0.05Zn_0.35)高熵荧光粉为HCP和FCC双...     

Ta1/Ta8Ni30Cr20Cu42/0Cr18Ni9储能焊接头组织与性能

针对钽与钢之间因物化性能差异大,储能焊接头易产生脆性金属间化合物等问题,依据熔核金属高熵化技术思路,以等摩尔比的Ta₂₀Fe₂₀Ni₂₀Cr₂₀Cu₂₀合金为熔核目标成分,依据焊接过程两种母材熔合比折合得到Ta₈Ni₃₀Cr₂₀Cu₄₂中间层合金,将其用于Ta1/0Cr18Ni9的储能焊连接. 结果表明,熔核金属的高熵合金化可有效地抑制熔核中脆性金属间化合物的形成,Ta1/Ta₈Ni₃₀Cr₂₀Cu₄₂/0Cr18Ni9储能焊接头形貌完整,熔核呈规则的杯形,长径约0.6 mm,整体向钢侧发生了偏移. 熔核组织以简单FCC固溶体为主相,兼有少量BCC固溶体. 熔核中心凝固组织以细小的等轴晶为特征,熔核与两侧母材熔合区则形成了平行生长的柱状晶,熔核区与母材结合良好. 在焊接电压1 000 V,电容500 μF,电极力30 N工艺条件下,接头平均抗剪强度372 MPa.     

TA2/ Co13Cr28Cu31Ni28/ Q235脉冲TIG焊接头组织与性能

针对钢与钛之间因物化性能差异大,焊接过程易产生大量金属间化合物而难以实现可靠连接的问题,依据焊缝金属固溶高熵化思路,选用Co₁₃Cr₂₈Cu₃₁Ni₂₈高熵合金作为中间过渡层对TA2钛和Q235钢进行脉冲钨极氩弧焊,并对Co₁₃Cr₂₈Cu₃₁Ni₂₈高熵合金及接头的组织和性能进行分析研究. 结果表明,Co₁₃Cr₂₈Cu₃₁Ni₂₈主要是双相面心立方结构,分别为富Cu的晶间和晶内面心立方结构,强度和塑性良好;焊接接头两部分焊缝均成形良好,无气孔、裂纹等缺陷,焊缝组织均为简单的固溶体结构,Q235侧焊缝主要为面心立方结构相,TA2侧焊缝主要由简单的体心立方结构和面心立方结构相构成,以体心立方结构相为主;焊接接头抗拉强度为224 MPa,在TA2侧靠近高熵合金的熔合线处断裂,主要由于生成了脆性的Cr₃O₈,断口有较多韧窝和一部分解理面,为混合断裂,表现出一定的韧性断裂特征.     

Ta1/0Cr18Ni9薄板储能焊熔核高熵化机理

针对钽与钢之间物化性质差异大,焊接时易产生脆性金属间化合物而导致熔焊接头性能低下及裂纹等问题,按照熔核金属高熵化技术思路,利用基于密度泛函理论的热力学第一性原理设计出新型中间层合金Ta₂₀Fe₂₀Ni₂₀Cr₂₀Co₂₀,结合熔合比得到适用于钽/钢储能焊中间层合金成分为Ta₇Ni₃₂Cr₁₉Co₄₂. 采用真空电弧炉熔制纽扣合金锭,继而使用单辊急冷法制备出中间合金箔材,将其用于Ta1/0Cr18Ni9薄板的储能焊连接. 结果表明,在储能焊条件下,Ta1/Ta₇Ni₃₂Cr₁₉Co₄₂/0Cr18Ni9搭接接头形成形貌规则、完整,长径约0.8 mm的扁球形熔核,熔核整体向钢侧发生了偏移. 熔核组织由简单的FCC固溶体组成,无金属间化合物析出,具有典型的高熵合金特征,实现了熔核金属高熵化. 在焊接电压1 000 V,电容500 μF,电极压力30 N下,Ta1/Ta₇Ni₃₂Cr₁₉Co₄₂/0Cr18Ni9储能焊接头平均强度可达到395 MPa.     

Ti对富Fe非等原子比高熵合金组织与性能的影响

在各元素成相作用和降低成本的基础上，利用机械球磨与放电等离子烧结的方法成功制备了一种富铁非等原子比Fe₄₅Cr₁₅Co₁₀Ni₃₀高熵合金。在该合金中通过降低Co和Ni的方式引入Ti元素，并研究了Ti的含量对合金力学性能的影响。结果表明：与Fe₄₅Cr₁₅Co₁₀Ni₃₀合金相比，含Ti的高熵合金出现了富Ti的BCC相；随着Ti含量的增加，FeCrCoNiTi高熵合金的微观组织发生了变化，富Ti的BCC相颗粒变得细小，相的形貌与分布也出现了变化，导致合金的硬度、屈服强度和抗拉强度先升高后降低，应变率逐渐降低，其中Fe₄₅Cr₁₅Co₆Ni₂₆Ti₈合金的综合性能最好，硬度为(404.2±6.3) HV0.3,屈服强度与抗压强度分别达到最高的(1036±12) MPa和(1883±10) MPa,应变率也维...     

Fe25Co25Pt25B25高熵纳米复相永磁体的组织结构与磁性能

采用液态急冷法制备了高熵Fe₂₅Co₂₅Pt₂₅B₂₅合金,研究了其热处理前后的组织结构及磁性能。结果表明：Fe₂₅Co₂₅Pt₂₅B₂₅高熵合金具有较高的非晶形成能力,液态急冷合金形成了非晶态结构,表现出软磁特性。Fe₂₅Co₂₅Pt₂₅B₂₅高熵非晶合金热处理结晶化过程为：非晶相→非晶相+fcc-(Fe, Co)Pt相→非晶相+fcc-(Fe, Co)Pt+L1₀-(Fe, Co)Pt+(Fe, Co)₂B相→非晶相+L1₀-(Fe, Co)Pt+(Fe, Co)₂B相→L1₀-(Fe, Co)Pt+(Fe, Co)₂B相。经843 K热处理900 s后,Fe₂₅Co     

单相Sm5Co2纳米晶合金的制备及其性能研究

以Sm₅Co₂合金为例,提出了富Sm型单相纳米晶结构的Sm-Co合金的制备方法.物相分析和显微组织观测表明,Sm₅Co₂合金只含有纯净的单斜结构Sm₅Co₂相,晶粒组织细小均匀,平均晶粒尺寸约为10 nm.在此基础上,对制备的单相Sm₅Co₂纳米晶合金块体材料的磁性能和力学性能进行了全面表征和分析.结果表明,与同种成分的粗晶合金相比,纳米晶Sm₅Co₂合金的磁性能明显提高.且硬度和弹性模量均有不同程度增加.     

不同形态和热历史条件下Zr55Al10Ni5Cu30非晶合金的晶化行为

研究了不同形态Zr₅₅Al₁₀Ni₅Cu₃₀非晶合金（块体和粉末）在不同升温和冷却条件下的晶化行为.发现Zr₅₅Al₁₀-Ni₅Cu₃₀在不同热历史下的晶化行为有较大差别.对于块体非晶合金,在常规热处理条件下,合金的升温和冷却速率较低,Zr₅₅Al₁₀Ni₅Cu₃₀块体非晶合金在初始晶化温度Tx以上开始晶化,形成CuZr₂纳米晶.随着热处理温度的升高,晶粒尺寸增大,当热处理最终温度超过熔点后,合金在随炉冷却过程中形成了粗大的CuZr₂板条+板条间（CuZr₂）+（Zr,Cu,Al,Ni）共晶组织;在激光熔凝条件下,合金的升温和冷却速率较高,Zr₅₅Al₁₀Ni₅Cu₃₀块体非晶合金随单点熔凝次数的增加,晶化效应逐渐累加,热影响区中逐渐出现微米级球晶的弥散析出,并长大,随后失稳形成沿熔池边界带状分布,尺寸可达几百微米的等轴晶.对于粉末非晶合金,由于Zr₅₅Al₁₀Ni₅Cu₃₀非晶粉末的冷却强度不如块体非晶,冷却速率较块体低,造成粉末颗粒在激光熔凝过程中晶化为微米级的等轴枝晶,并随着激光能量的升高,等轴枝晶尺寸增大.     

退火工艺对FeCrMnNiAl0.1高熵合金显微组织及力学性能的影响

采用电弧熔炼法制备FeCrMnNiAl_0.1高熵合金,采用SEM、XRD、显微硬度计和万能拉伸试验机,研究退火处理升温速率和保温时间对该五元合金微观组织及力学性能的影响。结果表明,FeCrMnNiAl_0.1高熵合金由FCC相、BCC相和四方结构的Cr₃Ni₂组成。退火保温时间延长导致合金晶格畸变程度增加,BCC组织增加;提高升温速率,BCC组织同样增加,但晶格畸变程度减小。未热处理合金硬度在190 HV左右,高熵合金的显微硬度随退火保温时间的延长而增加,但升温速率提高会使显微硬度逐渐下降。退火时保温时间延长,会使高熵合金的抗拉强度逐渐增大,而延展性逐渐变差;随升温速率增加,合金抗拉强度先减小后增大,延展性变好。     

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。     

激光熔化沉积成形新型多组元Ni3Al合金的组织与力学性能

设计了一种新型多组元Ni₃Al合金Ni₄₅Co₂₃Fe₉Al₁₁Ti₁₂,并采用激光熔化沉积(LMD)技术成功制备了合金。使用X射线衍射、扫描电镜、万能试验机等研究了沉积态合金的微观组织和室温力学性能。结果表明：LMD制备的Ni₄₅Co₂₃Fe₉Al₁₁Ti₁₂合金的晶粒为沿沉积方向外延生长的粗大柱状晶,晶粒由无侧向分枝的胞状枝晶组成,枝晶内部和枝晶间区域均由网状FCC基体和块状γ′相组成,且枝晶间区域的γ′相尺寸大于晶内。LMD成型的Ni₄₅Co₂₃Fe₉Al₁₁Ti₁₂合金具有良好的室温性能,其屈服强度达到879 MPa,抗拉强度为1160 MPa,断裂伸长率为9.5%,综合力学性能远优于同类合金,其屈服强度的显著提高可能与高密度γ′相...     

退火温度对(Fe50Mn30Co10Cr10)97Al3高熵合金再结晶行为及力学性能的影响

以双相亚稳Fe50Mn30Co10Cr10高熵合金为基体，通过添加Al元素，制备了(Fe50Mn30Co10Cr10)97Al3高熵合金。对其进行轧制及退火处理，研究了退火温度对合金再结晶行为、退火孪晶演变及力学性能的影响。结果显示，随着退火温度的升高，合金组织分别发生了部分再结晶、完全再结晶和晶粒长大现象。由于高熵合金具有严重的晶格畸变效应及迟滞扩散效应，使得合金在退火后表现出较高的再结晶温度（0.59 Tm）和抗晶粒粗化温度（700 ℃）。600～700 ℃退火态合金中形成大量退火孪晶，随着退火温度的进一步升高（800～900 ℃），由于晶界/孪晶界的迁移，退火孪晶界密度显著降低。拉伸试验结果表明，700 ℃退火态合金表现出良好的综合力学性能，抗拉强度为730 MPa，均匀延伸率为50.5%。同一退火温度下，单个晶粒中退火孪晶变体的数量与其晶粒尺寸有关，尺寸较小的晶粒中易形成单孪晶变体，尺寸较大的晶粒中易形成多孪晶变体。     

退火处理对CoCrFeNiB0.05Ti0.6高熵合金组织与力学性能的影响

采用机械合金化法制备CoCrFeNiB_0.05Ti_0.6高熵合金粉末,通过粉末冶金法制备了CoCrFeNiB_0.05Ti_0.6高熵合金。随后将烧结试样分别在450、650、850℃退火处理12 h。利用X射线衍射仪分析CoCrFeNiB_0.05Ti_0.6高熵合金退火前后的相结构;通过SEM和EDS分析CoCrFeNiB_0.05Ti_0.6高熵合金退火前后的微观组织形貌和元素分布情况;通过HXD-1000维氏硬度计和WDW-200万能试验测试机测量试样维氏硬度和压缩强度。结果表明,烧结态合金主要为FCC相伴随少量的HCP和Laves相;随着退火温度升高,BCC与硼化物等新相相继生成,Cr元素由浅灰色树枝晶向深灰色枝晶间的扩散程度逐渐增大,B元素与其它元素构成新的硼化物。烧结态合金为树枝晶与枝晶间组织,退火后枝晶间组织占比增大,树枝晶减少。CoCrFeNiB_0.05Ti_0.6...     

热机械处理Al-Co-Fe-Ni共晶高熵合金组织性能研究

共晶高熵合金具有优异的强塑性匹配,同时还兼具传统共晶合金良好的铸造性能,对高熵合金的实际化应用有着重大的意义。而如何进一步提升共晶高熵合金的强塑性能,成为了高熵合金领域的研究热点。本文以Al₂₁Co_19.5Fe_9.5Ni₅₀共晶高熵合金为研究对象,探究了热机械处理对合金微观组织和拉伸力学性能的影响规律。并结合合金微观组织和相结构对合金应变硬化能力的影响,阐明了热机械处理条件下合金的变形机制及其对合金力学性能的影响。结果表明,经过热机械处理后合金由共晶层片组织转变为近完全等轴晶组织,且FCC相中析出L1₂相。热机械处理后合金在拉伸变形过程中,随着应变量的增加FCC相内位错密度增加,B2相发生应力诱发马氏体相变而形成具有相互交错孪晶结构的L1₀相,最终在FCC相与B2相双重强化机制下,表现出更高的屈服强度(551 MPa)和断裂伸长率(10.2%),加工硬化率曲线出现显著变化。     

Ni43Co7Mn41Sn9高温形状记忆合金薄带的结构和相变

采用单辊快淬法制备了名义成分为Ni₄₃Co₇Mn₄₁Sn₉的高温形状记忆合金薄带,并对其微观组织结构和马氏体相变进行了研究.结果表明,薄带发生一步热弹性马氏体相变,经高温热处理后马氏体相变温度达到160℃.制备态薄带的晶粒为微米级,大小不一,介于2—18μm之间,与块体母合金相比晶粒明显细化,且大部分晶粒沿垂直薄带表面方向生长.室温下,薄带（消除内应力后）为正方结构的非调制马氏体,马氏体变体内部由孪晶亚结构组成.热处理后薄带的相变温度有所下降,但随着热处理温度的升高基本保持不变.     

Al25Nb20Ti30Zr25低密度高熵合金的组织和性能

通过Thermo-Calc软件计算、微观组织多尺度表征以及热模拟试验等研究了Al₂₅Nb₂₀Ti₃₀Zr₂₅合金的组织结构、高温组织稳定性和热加工性能。结果表明,Al₂₅Nb₂₀Ti₃₀Zr₂₅合金的铸锭组织主要由BCC基体相和Zr₅Al₃析出相组成,Zr₅Al₃相在BCC晶界连续析出,晶粒内部的Zr₅Al₃相呈块状分布,平均尺寸在750 nm左右;合金在750~1000 ℃保温24 h后,基体中的晶粒尺寸并未发生明显变化;随着温度的增加,Zr₅Al₃相含量小幅度降低,合金的高温组织稳定性较好。建立了合金的本构方程为$\dot{ε}$=4.5×10¹⁴×[sinh(0.0063σ_p)]^2.8exp(-419/RT),并绘制了合金的能量耗散系数图;在1050 ℃/1 s^-1变形条件下,能量耗散系数达到峰值0.69,在该变形条件下等温锻造出尺寸为$\phi$ 180 mm×20 mm完整无开裂的圆形块体材料。锻造消除了原始晶界处连续分布的Zr₅Al₃相,使其分解成短杆状均匀分布于合金基体中,BCC基体组织发生了动态回复和部分再结晶。     

淬火温度对Nd1.5Mg0.5Ni7储氢合金相结构的影响

通过对不同温度淬火的Nd₂Ni₇和Nd_1.5Mg_0.5Ni₇样品粉末进行X射线衍射分析(XRD)和扫描电子显微镜/能谱分析(SEM/EDS),研究了Nd_1.5Mg_0.5Ni₇合金淬火后的相结构。结果表明,淬火后,Nd_1.5Mg_0.5Ni₇三元合金主要由Ce₂Ni₇型相和Gd₂Co₇型相组成;淬火温度对合金主相晶格常数几乎没有影响;Mg的加入促进了低温相的形成,并减少了杂质相的生成。