CrMoNbV高熵合金微观组织与力学性能

利用真空电弧炉熔炼制备了CrMoNbV高熵合金。通过XRD、SEM、EDS分析和显微硬度以及压缩试验,研究了合金的相结构、微观组织和力学性能。结果表明:CrMoNbV合金为单一的BCC固溶体结构,合金铸态组织为典型的树枝晶。Mo主要分布于枝晶内,Cr则分布于枝晶间,Nb,V分布较均匀。CrMoNbV高熵合金的硬度可达681.5HV,抗压强度为1450MPa,几乎无塑性变形发生,压缩断口形貌表现为解理脆断。     

Cr_xCuFe_2Mo_(0.5)Nb_(0.5)Ni_2高熵合金的微观组织与力学性能

采用电弧熔炼工艺制备了CrxCuFe2Mo0.5Nb0.5Ni2(x=0,0.5,1.0,2.0,摩尔比)高熵合金,采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)和显微硬度计对合金的物相结构、微观组织形貌、元素分布和硬度进行了分析。结果表明,合金物相主要由面心立方固溶体相(FCC)、体心立方固溶体相(BCC)和密排六方固溶体相(HCP)组成。Cr含量的增加,有利于BCC相的形成。合金组织主要呈树枝晶和枝晶间结构组成。合金中Nb、Mo和Cu元素分别偏聚于枝晶和枝晶间区域,Fe、Cr和Ni元素的分布相对均匀。合金硬度随Cr含量的增加而逐渐增加,但增幅较小。     

Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8合金微观组织及扩散行为

采用等温退火Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8非晶合金的方法获得了粗晶态组织,通过微观组织的转变规律研究了粗晶态与非晶态合金扩散行为之间的关系。试验结果表明:退火后的Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8合金微观组织随着温度的增加,合金的组织越稳定。根据Fick第二定律的薄膜解方程,获得了粗晶态合金扩散系数与温度之间的关系,通过拟合发现满足Arrhenius规则。Ni原子在粗晶合金中扩散的激活能为2.256 e V,该值远大于非晶合金,这一现象主要归因于板条状组织的晶界上原子排列较为规整,晶界所占的比例较少,所以获得的有效扩散系数主要源于原子在晶粒内部的扩散。     

Al_(0.8)CrFe_2Ni_x高熵合金的组织与力学性能

采用真空电弧熔炼法制备了Al_(0.8)CrFe_2Ni_x高熵合金(x为Ni与Cr的摩尔比),采用金相观察、X射线衍射、显微硬度检测和压缩试验等手段研究了Ni含量对其组织及力学性能的影响。结果表明,当x=0.50时,合金为B_2+BCC晶体结构,组织为树枝晶+胞状晶;当x=1.25时,合金晶体结构转变为单一的BCC结构,而组织变为单一的树枝晶;当x=2.00时,合金转变为FCC+BCC的混合结构,其组织转变为细小密集的片层状共晶组织;随着Ni含量继续增加,当x=2.75时,合金保持着FCC+BCC结构,而FCC相比例明显增加,并形成了完整连贯的树枝晶组织;Al_(0.8)CrFe_2Ni_x高熵合金的硬度随x的增加而降低,同时屈服强度减小、韧性增加。     

Al_xFeCoNiB_(0.1)高熵合金的微观组织和力学性能

采用真空电弧炉熔炼制备了Al_xFeCoNiB_(0.1)(x=0.4, 0.5, 0.8, 1.2, 1.6, at%)高熵合金,并对其微观组织和力学性能进行测试。随Al含量增加,合金的铸态枝晶由fcc相转变为B_2(AlNi)/bcc相。当x=0.4,0.5时,合金的组织由枝晶fcc相和枝晶间组织B_2相及(Fe,Co)_2B组成;x=0.8时,枝晶由B_2相组成,枝晶间由fcc相及(Fe,Co)_2B组成;x=1.2时,枝晶间由共晶组织fcc+(Fe,Co)_2B组成,bcc呈纳米级颗粒状;x=1.6时,共晶组织消失。随Al含量的增加,抗压强度先上升后下降,Al含量为0.8时达到峰值,为2243 MPa,适量的Al能提高高熵合金综合力学性能。     

碳钢表面热压复合Al_(70)Cu_8Fe_(10)Cr_(12)准晶合金梯度层的组织与性能

采用热压技术把Al_(70)Cu_8Fe_(10)Cr_(12)准晶合金粉与碳钢复合,在热压过程中准晶合金与碳钢发生扩散反应.使得在碳钢表面形成了由过渡层与合金层组成的梯度层.研究了该梯度层的组织、成分及硬度分布,发现过渡层主要由α-Fe和FeAl相组成.合金层从里向外由Al-Cu-Fe-Cr系复杂化合物和十次准晶相组成.整个梯度层的硬度HV由250到1250逐渐增加.     

AlCoCrNiSiTi_x高熵合金微观组织结构与力学性能

通过XRD、SEM、EDS分析及显微硬度测试,研究了不同Ti含量的AlCoCrNiSiTix高熵合金微观组织结构与力学性能。结果表明:AlCoCrNiSiTix高熵合金主要以bcc1+bcc2两相共存,其中bcc1为AlNi固溶体,bcc2为CrSi固溶体。随着Ti元素的添加,合金中出现了少量Ni3Ti金属间化合物;合金铸态组织形态呈树枝晶状,微观组织中Al、Ni、Ti主要存在于枝晶内,Cr、Si主要偏析于枝晶间;同时合金硬度显著提高。     

Cu_xCr_2Fe_2Ni_3Mn_2Nb_(0.4)Mo_(0.2)高熵合金的组织和耐蚀性能

通过真空电弧熔炼制备了Cu_xCr_2Fe_2Ni_3Mn_2Nb_(0.4)Mo_(0.2)(x=0、0.1、0.2)高熵合金,采用XRD、SEM、腐蚀试验和动电位极化测试等分析手段研究了Cu含量对合金微观组织及耐腐蚀性能的影响。结果表明,Cu_xCr_2Fe_2Ni_3Mn_2Nb_(0.4)Mo_(0.2)高熵合金的微观组织主要由FCC结构和BCC结构相组成。随着合金中Cu含量的增加,合金微观组织由FCC和BCC混合组织转变为单一的FCC组织,组织形貌由树枝晶逐渐向等轴晶转变,且在晶界形成大量的富Nb、Mo初生相。随着Cu含量的增加,在10%的HNO_3溶液中合金的腐蚀速率先减小后增大,其中Cu_(0.1)Cr_2Fe_2Ni_3Mn_2Nb_(0.4)Mo_(0.2)合金具有最好的耐腐蚀性能。原因在于该合金的自钝化区间最宽,更容易在HNO_3溶液中形成致密度较高的钝化膜,从而有效减缓溶液对合金的侵蚀作用,降低合金的腐蚀速率。     

CoCrFeMnNiCu_x高熵合金的微观组织及力学性能

采用真空电弧炉制备了CoCrFeMnNiCu_x高熵合金,研究了不同Cu含量对该体系高熵合金的微观组织及力学性能的影响。结果表明,高熵合金的微观组织为树枝晶,合金的枝晶富含Co、Cr、Fe,而枝晶间富含Ni、Mn。Cu易偏析于枝晶间,添加Cu并没有使合金晶体结构发生改变,仍为FCC结构。随着Cu含量的增加,合金的抗压强度及显微硬度先增大后减小,但增减幅度很小。当x=0.8时,合金的抗压强度和硬度达到最大值。含Cu的6组元高熵合金的抗压强度及显微硬度明显高于不含Cu的5组元高熵合金。     

时效处理对Cr_xCu_1Fe_2Mo_(0.5)Nb_(0.5)Ni_2高熵合金组织与力学性能的影响

采用非自耗真空电弧熔炼炉制备了Cr_xCu_1Fe_2Mo_(0.5)Nb_(0.5)Ni_2(x=0、0.5、1.0、2.0,记为C1~C4合金)高熵合金,在700℃和800℃退火12h后对其微观组织和硬度进行了分析。结果表明,Cr_xCuFe_2Mo_(0.5)Nb_(0.5)Ni_2合金在铸态主要由BCC相、FCC相和HCP相组成、经700℃退火处理后,合金物相均未发生明显改变,表现出良好的热稳定性;经800℃退火后,除C2合金外,其余合金的FCC相转变为BCC相。Cr_xCuFe_2Mo_(0.5)Nb_(0.5)Ni_2合金经700℃和800℃退火后,其微观组织为枝晶和枝晶间组织,并随Cr含量的增加,枝晶间区域扩大。Cr_xCuFe_2Mo_(0.5)Nb_(0.5)Ni_2合金在铸态、700℃和800℃退火态的硬度均随Cr含量的增加而提高,但是增加幅度较小。800℃退火处理后,C4合金的硬度(HV)由441增加至480,增幅仅为8.8%,表现出相对较弱的时效硬化现象。     

Al_2Ni_2TiCoCrCu_(0.5)FeMo高熵合金组织和硬度研究

使用真空熔炼炉和激光熔覆设备制备了块状和涂层Al_2Ni_2TiCoCrCu_(0.5)FeMo高熵合金,使用扫描电镜、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,两种方法制得的Al_2Ni_2TiCoCrCu_(0.5)FeMo高熵合金均为BCC结构,但涂层仅由一种BCC结构相组成;而真空熔炼的块体高熵合金则是由两种BCC结构相组成,其具有不同的成分但具有相同的晶格常数。退火处理使晶格常数减小,块体由0.291 6 nm变成0.290 3 nm;涂层由0.290 7 nm变成0.288 9 nm。激光熔覆制备的涂层比真空熔炼制的块体合金具有更高的硬度。退火处理消除了合金的内应力,从而导致硬度略有下降,涂层硬度(HV)由853.8降至798.6;块状合金硬度(HV)由664.7降至650.9。     

粉末冶金制备AlNiCrFeCuMo_x高熵合金及其性能(英文)

采用粉末冶金法制备AlNiCrFeCuMox(x=0～0.2)合金,研究Mo含量对合金微观组织以及力学性能的影响。随着Mo含量的增加,AlNiCrFeCuMox合金的微观组织均为典型的花瓣状枝晶,且由于高熵效应,使得体系的相组成十分简单,均为bcc和fcc;bcc最高峰的强度会逐渐降低,相应地fcc的强度有所增加,所以Mo元素促进了fcc结构的生成。同时,当x=0.1时,合金拥有较好的力学性能,硬度达到5160MPa,断裂强度为1161MPa,最大变形率为24.4%。AlNiCrFeCuMox合金的力学性能变化是元素性质与晶体结构综合作用的结果。     

轻质MgAlSnZnCu高熵合金的微观组织和力学性能

为了提高阻隔层的稳定性,研究采用电磁感应加热方法,在覆盖剂和氩气保护作用下制备MgAlSnZnCu系列轻质高熵合金。使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)对合金的铸造组织、退火组织和物相进行了表征和分析,同时采用显微硬度测试方法对其硬度进行了研究。结果表明,铸态MgAlSnZnCu合金组织由(AlMgZnCu)-FCC相和Mg₂Sn相组成,Mg₂Sn相的形态为2~6 μm粒状和不规则块状。Mg的含量由22%降低到12%,其合金的硬度由277 HV0.2增加到326 HV0.2,抗压强度由223 MPa增加到237 MPa。Sn和Zn含量降低后组织中出现了针状和片状的杂质相,且硬度值分散度较大,在450 ℃保温6 h的退火工艺条件下,组织中的杂质相出现明显的积聚长大的趋势。力学性能测试显示退火对抗压强度和硬度的影响不大,MgAlSnZnCu系列合金在450 ℃的条件下能保持较好的热稳定性。     

FeCoNiMnB_x高熵合金微观组织及力学性能的研究

采用真空电弧熔炼技术熔炼了FeCoNiMnB_x(x=0,0.0 5,0.1,0.15,0.20)高熵合金,然后对合金的微观组织及其力学性能进行测试。结果表明,未加入B元素时,合金组织具有单一FCC结构。当B含量≥0.05at%时,组织由基体FCC相+B_2Co_3组成;当B含量从0.05at%增加到0.20at%时,该合金的硬度逐渐增加,B含量为0.20at%时,该合金的硬度达到最大,为274 HV。     

快速凝固Cu_(25)Al_(10)Ni_(25)Fe_(20)Co_(20)高熵合金箔的微观结构及其电容储能焊特性

采用单辊快速凝固法制备了厚度为50—70μm的Cu_(25)Al_(10)Ni_(25)Fe_(20)Co_(20)高熵合金箔材,并研究了其微观结构、抗拉强度、伸长率及电容储能焊特性.结果表明,Cu_(25)Al_(10)Ni_(25)Fe_(20)Co_(20)高熵合金为fcc结构的单一相,快速凝固使合金组织显著细化.在电容储能焊条件下,快速凝固高熵合金箔材点焊接头形成了形态规则的椭球状熔核,熔核形核率较低,晶体依附于母材局部半熔化的晶粒向熔核心部生长,最终形成发达的树枝晶组织;熔合线清晰;与熔核毗邻的母材组织未观察到粗化迹象.电容储能焊条件下,贯穿性裂纹是高熵合金焊接接头中的主要焊接缺陷,其与高熵效应导致的熔核区晶粒粗化、晶体生长方向及电极压力密切相关.     

Cu_(1.2)Cr_(0.6)Zr合金棒热轧变形及其微观组织演变

铜铬锆合金产品的性能要求较高,热轧组织与晶粒度控制是关键环节。本文对Cu_(1.2)Cr_(0.6)Zr铜铬锆合金热轧变形过程及其微观组织演变进行了模拟,分析了应力状态对微观组织的变化的影响。对比模拟结果和实验结果,轧后由材料的外表面到轴心处,材料的晶粒度由大到小变化,硬度也由低到高变化;材料在轧制后晶粒得到了细化,材料的综合力学性能得到增强。     

热处理对冷轧变形Al_(0.3)CoCrFeNi高熵合金组织与力学性能的影响

利用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射、硬度测试和拉伸实验等手段,研究了退火温度对冷轧变形量为95%的Al_(0.3)CoCrFeNi高熵合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:合金经过95%冷轧变形后仍保持FCC单相;冷轧变形后的合金的硬度明显提高,塑性大幅下降,强度提高了4~5倍;经过600℃以上温度退火后,合金发生再结晶;随着退火温度的升高,晶粒尺寸逐渐增大,合金强度下降,塑性提高,断口形貌由解理特征向韧窝特征转变;同时在600~800℃退火时合金中有少量第二相(BCC相)析出,温度越高,第二相析出越明显。     

轧制及退火后Al_(0.3)CoCrFeNi高熵合金的组织和力学性能

利用X射线衍射仪、扫描电镜、电子背散射衍射、透射电镜以及拉伸实验,研究了FCC结构Al_(0.3)CoCrFeNi高熵合金经90%压下量轧制及退火后的组织和力学性能。结果表明:经轧制及退火(600~1000℃)后,合金发生再结晶,富集Al、Ni原子的有序BCC相优先形成于再结晶FCC相的晶界处,且其体积分数随着退火温度上升先增大后减小。轧制显著强化该合金,随后600℃退火可实现不牺牲均匀塑性而进一步强化该合金的目的,升高退火温度则引起该合金强度下降,塑性增大。经800℃退火后合金表现出较为理想的强度-塑性匹配,其均匀伸长率为34.1%,且抗拉强度可高达935MPa,约是铸态合金(303MPa)的3倍,这主要归结于再结晶组织细化及有序BCC相的析出强化。     

Ni_(75)Al_(12)Cr_(13)合金900K下沉淀行为微观相场模拟

基于三元微观相场动力学模型,结合原子图像、序参数和体积分数等手段,模拟了Ni_(75)Al_(12)Cr_(13)合金在900 K下的沉淀行为。结果表明:合金沉淀过程中析出L_(12)和DO_(22)两种有序相;L_(12)相的早期沉淀机制为失稳分解,DO22相的早期沉淀机制为非经典形核和失稳分解的混合机制;L_(12)相首先从无序固溶体中析出,随后DO_(22)相在L_(12)相的畴界处析出;平衡时,获得的L_(12)相的体积分数大于DO_(22)相体积分数。     

Zr_(47)Cu_(44)Al_9大块非晶合金的制备及其力学性能

利用电弧炉制备一系列(Zr_(51.6)Cu_(48.4))_(100-x)Al_x(x=6.0～10.0, 摩尔分数,%)大块非晶合金,利用示差扫描量热仪、X射线衍射仪和金相显微镜研究Al的含量对其非晶形成能力的影响.结果表明:当铝的含量为9.0%时,合金具有最优的非晶形成能力.适量铝的加入不仅能够抑制初生相CuZr的析出,而且还能有效地抑制其长大.临界冷却速率的经验公式计算结果显示该合金的临界冷却速率为10 K/s,室温压缩力学性能显示其断裂强度为1.9 GPa,且有0.5%的塑性变形,式为韧性剪切断裂.