多主元高熵合金的研究进展

多主元高熵合金突破了以1种或2种金属元素为主的传统合金的设计理念,是一种有5种以上主元且每种主元原子百分数不超过35％的新型合金。高熵合金显现出许多不同于传统合金的组织和性能特点,是一个具有学术研究价值和工业应用潜力的材料领域。本文重点介绍了高熵合金的定义、组织和性能特点与研究状况。     

多主元高熵合金涂层的研究进展

综述了高熵合金涂层的设计理念、制备方法和性能研究的进展。 介绍了高熵合金金属涂层、化合物涂层和复合涂层的性能特点。 高熵合金涂层表现出高强度、高硬度、耐高温、耐磨性和耐腐蚀等优异性质,有望在工具、刀具、模具等方面得到应用。     

多主元高熵合金组织性能及塑性变形的研究进展

多主元高熵合金因其高的混合熵倾向于形成具有简单结构固溶体,具备优异的耐磨性能、耐腐蚀性能及力学性能的同时,还具备良好的塑韧性,其塑性变形行为及变形机制受到广泛关注。本文论述了高熵合金组织结构、力学性能、摩擦磨损性能及耐腐蚀性能,对比阐述了高熵合金在准静态及动态变形条件下的塑性变形性能、变形机制及晶粒细化机制方面的研究现状,最后指出了高熵合金塑性变形行为研究中尚存在的问题并展望了塑性变形理论的研究方向,为扩展高熵合金的应用领域提供参考。     

AlxCoCrCuFeNi多主元高熵合金的组织与力学性能

采用X射线衍射、扫描电镜和压缩试验等手段,研究了不同条件下AlxCoCrCuFeNi多主元高熵合金的组织与力学性能.结果表明,铸态合金为典型的树枝晶组织,枝晶间存在明显的Cu富集;随着Al含量的增多,FCC相含量减少,BCC相含量增多,从而导致AlxCoCrCuFeNi具有较高的屈服强度,而且塑性应变量超过5.8%.     

多主元高熵合金AlTiFeNiCuCrx微观结构和力学性能

研究了不同Cr含量的AlTiFeNiCuCrx多主元高熵合金的微观组织和力学性能特点.结果表明,Cr含量的增加使合金的凝固模式从亚共晶向过共晶凝固转移,铸态组织由先析出枝晶相、菊花状共晶组织和枝晶间相组成.合金仅由简单的体心立方结构和面心立方结构两相组成.Cr含量的增加对合金硬度的提高较小.该合金为低温脆性材料,但在1073 K高温时具有很好的塑性变形能力和较高的强度,当x=1-1.5时,合金具有最优的压缩强度和塑性组合.     

AlxCoCrCuFeNi多主元高熵合金的微观结构和力学性能

研究了不同Al含量的AlxCoCrCuFeNi多主元高熵合金的微观组织和力学性能.结果表明:微观组织为简单的枝晶和枝晶间组织.当Al含量较低时,合金的晶格结构为单一的FCC相.随着Al含量的增加,原本单一的FCC相逐步转化为FCC相和有序BCC相共同组成的组织.高熵效应以及元素扩散的困难使合金形成了简单的固溶体结构,同时伴随有纳米第二相的析出.与此同时,随着Al含量的增加,合金的硬度HV有了显著的提高,从1530 MPa 提高到7350 MPa,相应地,合金由塑性材料变为中低温脆性材料.     

FeCoNiAlCu_x多主元高熵合金组织与力学性能的研究

采用XRD、SEM、EDS、硬度测试和压缩试验等方法,研究了Cu含量对FeCoNiAlCu_x高熵合金组织与力学性能的影响。结果表明:FeCoNiAlCu_x合金均由fcc相和bcc相组成,但随着Cu含量的增加,fcc相增多,而bcc相减少;该合金为树枝晶组织,枝晶间存在明显的Cu富集,并且Cu含量的增加加剧了Cu元素在枝晶间的偏聚,但在枝晶内没有变化。同时,Cu含量的增加促进了合金塑性的提高,FeCoNiAlCu_(1.5)合金的压缩应变最大,为36.1%,但是降低了合金的屈服强度和显微硬度;FeCoNiAlCu_(0.5)合金的显微硬度最高,为569 HV;FeCoNiAlCu_(0.8)合金的屈服强度最大,为1256MPa。     

高熵合金/碳化钨复合材料的研究进展

综述了高熵合金(HEA)/碳化钨(WC)复合材料研究进展,主要介绍了以WC为基体的WC-HEA硬质合金和以HEA为基体的HEA/WC复合涂层,探究了高熵合金复合碳化钨材料强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性能提高的方式,并展望了高熵合金与WC相复合的发展前景与研究开发的重点。     

多主元高熵合金的凝固组织及晶粒细化进展

多主元高熵合金将成分设计范围延伸到多元相图纵深区域,其没有明确的溶剂和溶质区别,因此此类合金具有更加复杂的成分、独特的原子结构和高混合熵,表现出很多不同于传统固溶体的独特性能。这些独特特征也决定了多主元高熵合金的凝固行为区别于传统合金,尤其是溶质再分配、凝固组织形成和晶粒细化方法等方面。从多主元高熵合金的成分角度出发,主要综述了典型多主元高熵合金体系的凝固组织特征、成分偏析和晶粒细化方法,并对多主元高熵合金凝固行为和组织调控的研究进行了展望。     

Al基五元高熵合金的热力学研究

高熵合金具有高硬度、高强度、良好的耐磨性以及耐腐蚀性等优异性能。高熵合金一般由5种或5种以上金属元素组成,不同金属元素可以提高合金内部混乱程度,形成具有简单晶格结构的固溶体相。Miedema理论和几何扩展模型可以计算多组元合金固溶状态的混合焓,而混合焓对高熵合金的固溶相的形成有重要影响。本文利用扩展Miedema理论计算Alx(CuMgSi-T)1-x (T=Ag, As, Au, B, Ba, Be, Bi, C, Ca, Cd, Co, Cr, Cs, Fe, Ga, Ge, Hf, Hg,In, Ir, K, La, Li, Mn, Mo, N, Na, Nb, Ni, Os, P, Pb, Pd, Pt, Rb, Re, Rh, Ru, Sb, Sc, Sn, Sr, Ta, Tc, Ti, Tl, V, W, Y, Zn, Zr)五元合金体系固溶状态的混合焓,用已有高熵合金混合焓和原子尺寸判据来预测了Alx(CuMgSi-T)1-x五元高熵合金的成分范围。计算结果表明,Alx(CuMgSi-T)1-x(T=Ag, As, Au, Cd, Co, Cr, Fe, Ga, Ge, Hf, Hg, In, Ir, Li, Mn, Mo, Nb,Ni, Os, Pd, Pt, Re, Rh, Ru, Sb, Sc, Sn, Ta, Tc, Ti, V, W, Zn, Zr)五元体系合金混合焓和原子尺寸方均差δ参数满足相关判据,易于形成五元高熵合金。采用混合焓和δ参数判据可以预测高熵合金的成分,为高熵合金设计提供较为精确的热力学数据。     

多主元合金过冷快速凝固研究进展

颠覆传统合金设计理念的多主元合金由于其优异的强塑性匹配、耐腐蚀、耐辐照、耐磨损等性能受到了极大的关注,为开发具有特殊性能的新型金属材料提供了广阔思路。金属材料凝固过程的主动控制及其组织调控是保证和优化合金性能的重要一环,而过冷快速凝固是明晰合金生长动力学行为与组织转变机制、发展合金凝固控制理论的有效手段。本文主要论述了目前过冷多主元合金的枝晶生长动力学、非平衡凝固组织与其性能关联性的研究进展,并在此基础上对多主元合金过冷快速凝固的未来研究方向和挑战进行了展望。     

高熵合金涂层研究进展

金属材料的失效往往是从材料表面开始,强化材料表面品质会延长金属构件的使用寿命,提高使用效率。高熵合金由于其具有优异的耐腐蚀性、耐磨性、抗高温氧化性等特点受到广泛关注。高熵合金性能的多样性使其可以作为金属表面涂层材料。基于现有研究,综合分析高熵合金涂层对金属材料表面性能的影响,总结了高熵合金作为涂层时的性能特点及高熵合金涂层的制备方法,并提出了该领域技术面临的问题及发展趋势。     

粉末冶金高熵合金研究进展

高熵合金是一类由4、5种或者更多金属元素,以近等原子比例构成的新型金属材料,也称为复杂组元合金。由于其主要组元的非单一性,该类合金具有比传统合金特殊的性能,例如高的强度和韧性、优异的耐腐蚀性能和抗辐照性能等,但在制备方面,材料的组织均匀性以及缺陷控制也存在较大难度。粉末冶金与铸锭冶金相比,在复杂成分合金的元素分布均匀性、组织细小程度以及近型成形等方面,具有明显优势。本文首先介绍了高熵合金的基本特性,综述了高熵合金的粉末冶金制备工艺,包括粉末制备、致密化工艺、近型成形技术等,随后阐述了材料在组织和性能研究方面的基础科学问题,最后对粉末冶金高熵合金及其复合材料的成分设计、性能优化和工程应用提出了建议和展望。     

共晶高熵合金研究进展

共晶高熵合金是凝固过程中发生共晶转变的多组元合金,具有优异的液态充型能力和机械性能,适用于生产形状复杂、对力学性能要求较高且不能进行热机械处理的零件。共晶高熵合金具有4种及以上元素,且相组成和组织形貌对合金成分变化不敏感,因此具有很大的性能调控空间及工艺窗口。通过调控共晶高熵合金的相组成及组织形貌可使其叠加各种优异性能。本文从设计方法、制备工艺、组织结构、力学及理化性能等方面综述了共晶高熵合金的研究现状,并对共晶高熵合金未来的发展进行展望。     

共晶高熵合金研究进展

高熵合金(HEAs)打破了传统合金的设计理念,是以多种主要元素组成的一类新型合金,但大部分高熵合金通常流动性和可铸造性较差,成分不均匀,不利于高熵合金的规模化应用。共晶高熵合金(EHEAs)可同时具有高熵合金和共晶合金的特性,减少铸造缺陷,改善了铸造性能,设计和制备共晶高熵合金具有重要的意义。概述了国内外共晶高熵合金的研究进展,介绍了合金的相组成和性能,共晶形貌的生长特征及生长机理,概括了共晶高熵合金的相形成规律和共晶成分的设计方法,最后展望了未来共晶高熵合金的主要研究方向。     

高熵合金涂层研究进展

制备各类涂层对材料表面进行强化是提高材料服役性能的重要途径,可根据服役环境要求,在不影响基体性能的前提下,通过调控工艺改变涂层成分、组织结构,从而改善其性能,延长部件的使用寿命.高熵合金及其涂层是近年来材料领域的研究热点,具有优异的强度、韧性、耐蚀性、耐磨性等特点,在表面工程领域的应用发展迅速.通过设计不同体系的高熵合...     

难熔高熵合金的研究进展

难熔高熵合金的研究为开发新型高温合金提供了新的发展思路.综述了难熔高熵合金的发展现状,介绍了采用电弧熔炼技术制备的难熔高熵合金的组织及性能特点.     

高熵合金涂层的研究进展

高熵合金涂层在工程实际应用中较传统合金具有良好的前景,对近年来高熵合金涂层的研究进展进行了概述.首先对制备高熵合金涂层的表面熔覆技术进行详细的介绍,其中包括激光熔覆技术、等离子熔覆技术、氩弧熔覆技术,分析了各表面熔覆技术的优缺点;然后总结了高熵合金涂层的组织及性能特征,涂层中相的组成包括:固溶体相、金属间化合物、纳米析...     

CoCrFeNiNbx高熵合金的研究进展

近十几年来,作为一种研究热门的新型合金,高熵合金已获得了材料界广泛的关注.其中,以等原子比CoCrFeNiMn合金为原型,已报道大量力学性能优异的fcc结构的高熵合金.近几年,由于其优异的铸造成形性能与综合力学性能,共晶高熵合金也逐渐得到科研人员的重视.本工作选取CoCrFeNiNbx合金体系,以析出强化型高熵合金和共...     

轻质高熵合金的研究进展

目前以一种或两种金属元素为主元的传统轻质合金在工业应用上有诸多局限性,如铝合金室温强度低、镁合金室温塑性和耐腐蚀性差且不易加工等。2004年叶均蔚首次正式提出高熵合金概念。高熵合金概念的提出为轻质合金的发展提供了新方向。区别于传统轻质合金,轻质高熵合金具有多种主元元素且混合熵较高,往往倾向于生成简单固溶体相。且轻质高熵合金表现出四大显著效应,即热力学上的高熵效应、动力学上的缓慢扩散效应、结构上的晶格畸变效应及性能上的"鸡尾酒"效应。独特的晶体结构和特性,使得轻质高熵合金具有传统轻质合金无法比拟的优点,如高强度、高硬度、优良的高温抗氧化性和耐腐蚀性能等。综述了轻质高熵合金的研究现状,阐述了轻质高熵合金的组元设计、制备方法、微观结构及合金性能,分析了轻质高熵合金现存的问题,并对轻质高熵合金未来的发展趋势进行了展望。