AlCoCrCuFe高熵合金的组织结构与摩擦磨损性能

高熵合金突破传统合金设计思想,依靠近等摩尔比、不低于5种组元混合形成具有远低于平衡相所预测的相数和简单的固溶体结构,从而有可能冲破传统金属材料的性能极限。为了研究多主元合金元素的物相形成机理与显微组织结构对宏观摩擦磨损性能的影响,采用非自耗电弧熔炼技术制备了等摩尔比的Al Co Cr Cu Fe多主元高熵合金。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机测试了Al Co Cr Cu Fe合金的物相结构、显微组织与摩擦磨损性能。研究发现:Al Co Cr Cu Fe高熵合金的显微组织为典型的树枝晶,由简单的BCC相和FCC相构成,且BCC相和FCC相的各衍射峰均普遍较宽。在干摩擦条件下,Al Co Cr Cu Fe/GCr15摩擦副的摩擦系数随摩擦时间增大呈先升高后降低再稳定的过程,其磨损机制由剥层磨损向氧化磨损转变,其平均摩擦系数为0.55,质量损失率为1.44%。结果表明:晶间为Cu元素富集区域;枝晶区域为调幅分解的网格层状结构;枝晶边界附近有纳米颗粒析出。Cu元素晶间富集主要是由于Cu与其他元素的混合焓、结合能力、互溶性、熔点等差异较大引起的;枝晶区域的调幅分解层状结构则主要是因为原子尺寸因素产生的共格应力与弹性交互作用抑制了组织长大;枝晶边界附近的纳米颗粒析出则由迟滞扩散效应、金属遗传性与工艺过程所决定。BCC相和FCC相衍射峰变宽是由于各组元原子半径差较大、各元素等摩尔比存在且混合焓不同、合金内部有较大残余应力以及晶粒尺寸小范围广所致。     

AlCrFeNi2Cu高熵合金组织及性能x

为了分析Cu元素添加对高熵合金显微组织与微观性能的影响,采用真空电弧熔炼炉制备AlCrFeNi₂Cu_{=1.2,1.4,1.6,1.8)高熵合金,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、硬度计和压缩试验机对高熵合金的显微组织和力学性能进行测试.结果表明,AlCrFeNi2Cu=1.2,1.4,1.6,1.8)高熵合金主要由简单FCC相(富Fe-Cr相)与BCC相(富Al-Ni相)组成.随着Cu含量的增加,FCC相数量增加,组织中枝晶变得致密,但当x增加到1.8时,晶粒又变得粗大起来.Cu元素主要富集于枝晶间,随着Cu含量的增加,Cu元素呈现聚集趋势并包裹着树枝晶,当x增至1.8时,上述偏聚包裹现象更为明显.高熵合金的压缩性能和硬度均随Cu元素的添加呈现先上升后下降的趋势.当x为1.6时,高熵合金综合性能最佳,其抗压强度、屈服强度、塑性应变量和维氏硬度分别为2 256 MPa、891 MPa、35.6%和372 HV.x(x}x(x     

AlCrFeNi_2Cu_x高熵合金组织及性能

为了分析Cu元素添加对高熵合金显微组织与微观性能的影响,采用真空电弧熔炼炉制备AlCrFeNi_2Cu_x(x=1. 2,1. 4,1. 6,1. 8)高熵合金,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、硬度计和压缩试验机对高熵合金的显微组织和力学性能进行测试.结果表明,AlCrFeNi_2Cu_x(x=1. 2,1. 4,1. 6,1. 8)高熵合金主要由简单FCC相(富Fe-Cr相)与BCC相(富Al-Ni相)组成.随着Cu含量的增加,FCC相数量增加,组织中枝晶变得致密,但当x增加到1. 8时,晶粒又变得粗大起来. Cu元素主要富集于枝晶间,随着Cu含量的增加,Cu元素呈现聚集趋势并包裹着树枝晶,当x增至1. 8时,上述偏聚包裹现象更为明显.高熵合金的压缩性能和硬度均随Cu元素的添加呈现先上升后下降的趋势.当x为1. 6时,高熵合金综合性能最佳,其抗压强度、屈服强度、塑性应变量和维氏硬度分别为2 256 MPa、891 MPa、35. 6%和372 HV.     

铅对Sn3.5Ag0.5Cu合金钎料性能的影响

利用显微硬度计、差热分析仪等仪器设备,研究了铅对Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金性能的影响。实验结 果表明,铅对Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金性能有较大的影响,添加铅后,Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金熔化温度下降了8%; 钎料合金的润湿性得到改善;当w (Pb)达到0.5%时,Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金显微硬度显微硬度值最大,达到21.5 HV之后快速下降。     

Sm对7050铝合金铸态组织及硬度的影响

主要研究了稀土Sm对7050铝合金的显微组织和硬度的影响.通过分别向7050铝合金中加入百分含量为0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%的Sm,探究不同Sm含量对铝合金铸态显微组织、硬度的影响.结果表明,铸态7050铝合金中Zn、Mg、Cu、Sm等元素偏聚在晶界处,形成了含有η相(Mg Zn2)、T相(Al Zn Mg Cu)的低熔点共晶组织.Sm对合金共晶组织有明显变质作用.含Sm量在2.0%时,其组织明显细化,硬度也提高,稀土Sm对7050铝合金组织有一定的细化作用.添加适量的稀土Sm能够细化7050铝合金晶粒,提高合金的硬度,但添加过量的稀土Sm不仅使合金的晶粒变得粗大而且使合金的硬度降低.     

CoCrFeNiCu_2Sn_x高熵合金的微观组织与性能

利用铜模浇铸的方法制备了CoCrFeNiCu2Snx(摩尔比:x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)高熵合金,研究了Sn的含量对合金组织结构和性能的影响。利用XRD、SEM和EDS分析了高熵合金的相结构、微观组织和成分分布,测试了高熵合金的显微硬度和压缩性能。结果表明,当x=0.2,0.4和0.6时,CoCrFeNiCu2Snx合金的组织形貌没有发生明显的改变,但在合金中形成了一种Sn含量较高、新的FCC3结构相,合金由FCC1、FCC2和FCC3三种面心立方的相构成;当x=0.8和1.0时,合金的形貌依然为枝晶状,但FCC2结构相几乎完全转变为富Sn的FCC3结构相,合金中只有FCC1和FCC3两种结构相。合金的屈服强度和显微硬度随着Sn元素含量的增加而提高,当x=1.0时,合金的屈服强度和显微硬度均达到最高值,分别为1102MPa和391HV。     

Fe_(40)Co_(40)Zr_(10)B_9M_1(M=Cu,Ge,Ag)合金的热稳定性及微观结构研究

采用单辊快淬法制备Fe40Co40Zr10B9Cu1、Fe40Co40Zr10B9Ge1和Fe40Co40Zr10B9Ag1非晶合金薄带,并对3种合金在不同温度下进行热处理.利用差热分析仪(DTA)和X射线衍射仪(XRD)等测试手段对样品的热稳定性及微观结构进行研究.结果表明:Fe40Co40Zr10B9Cu1、Fe40Co40Zr10B9Ge1和Fe40Co40Zr10B9Ag13种合金的激活能分别为262.4、267.6和252.3 k J/mol,说明Cu元素、Ge元素和Ag元素的添加对合金的热稳定性影响不大,Ge元素的添加最有利于提高合金的热稳定性.3种合金的晶化过程相似:非晶→非晶+α-Fe(Co)→α-Fe(Co)+Zr Co3B2+Fe(Co)3Zr.     

Nb对Cu基非晶合金热加工及力学性能的影响

为了提高Cu基非晶合金的热加工性能和力学性能,采用铜模铸造法制备了直径为2 mm的Cu47Zr47-xAl6Nbx非晶合金.分别利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、差示扫描量热计和电子万能试验机对Cu47Zr47-xAl6Nbx非晶合金的相组成、显微组织、热力学参数和力学性能进行了研究.结果表明,适量的Nb元素可以提高Cu47Zr47-xAl6Nbx非晶合金的热加工和力学性能.Cu47Zr47Al6非晶合金的过冷液相区和断裂强度分别为53.5 K和1 528 MPa.当Nb元素的原子分数为2%时,Cu47Zr45Al6Nb2非晶合金具有最大的过冷液相区和断裂强度,且可以分别达到69.0 K和1 830 MPa.     

不同Co含量对Fe_(80-x)Co_xZr_(10)B_9Cu_1(x=0,10,20,30,40)合金的热稳定性和微观结构的影响

采用单辊快淬法制备Fe80-xCoxZr10B9Cu1(x=0,10,20,30,40)系非晶合金.在不同温度下对其进行热处理.利用差热分析仪(DTA)和X射线衍射仪(XRD)等测试手段对样品的热稳定性和微观结构进行研究.研究结果表明:Fe80-xCoxZr10B9Cu1(x=0,10,20,30,40)五种合金的晶化激活能分别为318.15、304.49、226.75、386.97和267.03 kJ/mol.未添加Co元素的Fe80Zr10B9Cu1合金的热稳定性明显高于添加Co元素的合金.Co元素的添加改变了合金的晶化过程.     

单道激光熔覆Ni基合金涂层的组织与性能研究

采用10 kW高功率连续CO2横流激光器在Cr12MoV模具钢表面单道熔覆Ni60AA合金粉末,研究不同激光工艺参数对熔覆层组织和硬度的影响,利用光学显微镜观察熔覆层显微组织,并用自动转塔显微硬度计测量熔覆层显微硬度.结果表明：激光功率的大小对热影响区附近的显微硬度影响不大,扫描速度为400 mm/min时熔覆层次表层硬度可以达到856 HV0.2.熔覆层主要相组织是富Ni的γ-Ni奥氏体枝晶和多元共晶的混合组织,Cr,B等元素的碳化物硬质相弥散分布在基体上.     

退火处理对Ti-Zr-Cu-Be块体非晶合金力学性能的影响

采用铜模铸造法制备了直径为2mm的Ti55-xZr10+xBe27.5Cu7.5(x=0,10,20)块体非晶合金,并对其进行等温退火处理.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、差氏扫描量热仪(DSC)及压缩试验等方法研究了非晶合金的相结构、显微组织和热稳定性,以及退火处理对其力学性能的影响.结果表明:该系列合金在553 K及583 K下保温长达5 h时间内依然表现为非晶态.退火处理后,Ti35Zr30Be27.5Cu7.5合金屈服强度、断裂强度均提到了提高,其中在583 K下保温1 h后屈服强度、断裂强度分别达到了1 921、2 169 MPa;其塑性由处理前的3.47%提高到了6.57%.Ti45Zr20Be27.5Cu7.5合金在退火后其力学性能变化不明显.Ti55Zr10Be27.5Cu7.5合金随着退火温度及保温时间的增加其屈服强度、断裂强度及塑性均明显降低.     

Effect of the repeated melting of mother ingot on the stability of icosahedral phase precipitated from Zr-Al-Ni-Cu-Ag glass

Since the icosahedral phase (I-phase) was first found in a rapidly solidified Al84Mn16 alloy by Shechtman et al.[1] in 1984, a lot of studies on I-phase have been carried out. The typical systems in which the icosahedral quasicrystals can be formed include Al-[2,3], Pd-[4] and Ti-based[5] ones. In most cases, the I-phase forms as metastable phase and its formation depends on the cooling rate. Later, precipitation of I-phase during the crystallization of Zr-based metallic glass was reported…     

Ti-Cu-Ni-Zr块体非晶合金形成能力及其压缩性能

采用铜模铸造法制备了不同直径的Ti40Cu34+xNi16-xZr10(x=0,2,4,5,6)系列合金,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、差氏扫描量热仪(DSC)研究了合金的相结构、显微组织、热稳定性.结果表明:只有Ti40Cu39Ni11Zr10合金成分可制备出2 mm的全非晶结构,增加制备尺寸到3 mm、4 mm后,有TiCu晶体相析出;玻璃转变温度Tg、晶化温度Tx分别为665 K和712 K,过冷液相区ΔTx为47K.压缩实验表明:Ti40Cu39Ni11Zr10块体非晶合金具有高达1 931 MPa的屈服强度,并伴有0.3%左右微量压缩变形量,塑性变形以锯齿形式出现;Ti40Cu34Ni16Zr10合金具有1.3%的压缩变形量,TiCu相的析出提高了该合金压缩变形量.     

火焰喷焊铁基和镍基合金层的组织与性能

对16Mn钢表面氧乙炔火焰喷焊自熔性铁基及镍基合金粉末得到铁基合金喷焊层和镍基合金喷焊层，并对两种喷焊层进行了显微组织，组成相，硬度和耐磨性以及抗热疲劳性能的比较研究，结果表明，两种堆焊层组织都具有枝晶生长特征，枝晶间存在着共晶组织，两种涂层均由γ固溶体和多种共晶化合物相组成，但镍基合金喷焊层的枝晶比较细小，镍基合金喷焊层比较基合金喷焊层具有较高的硬度和耐磨性，同时也具有较好的抗热疲劳性能。     

Cu-Zr合金定向凝固组织的研究

采用定向凝固方法制备了Cu 12 .2 5Zr自生复合材料,并通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射等方法对定向凝固组织进行了研究.结果表明,在温度梯度一定的前提下,生长速度对定向凝固组织的形貌有着重要的影响,随着生长速度的增加,凝固组织由层片状依次转化为棒状、树枝状和集群状组织;在所制备的Cu 12 .2 5Zr自生复合材料中,第2相主要是Cu5Zr,并且Cu5Zr与基体α(Cu)之间存在着一定的取向关系,另外还有少量的Cu8Zr3 相和Cu10 Zr7相;在Cu 12 .2 5Zr合金枝晶端部存在明显的Zr元素富集.     

Zr_(65)Al_(7.5)Ni_(10)Cu_(15)Co_(2.5)合金的比热和热力学函数

采用差示扫描量热仪和差热分析仪测定了Ｚｒ６５Ａｌ７．５Ｎｉ１０Ｃｕ１５Ｃｏ２．５非晶合金的结晶温度和结晶焓、晶态的熔化温度和熔化焓、非晶态和晶态及液态的比热等热力学数据。在此基础上通过设晶态２９８Ｋ的自由焓为零，得到了晶态、非晶态和液态的热力学函数，据此研究了玻璃转变和真实玻璃转变温度，分析了理想玻璃转变温度、真实玻璃转变温度和实际测量的玻璃转变温度的关系。     

经激光表面熔凝处理的Mg-11Y-2.5Zn合金的显微组织和摩擦学性能

用X-ray衍射和激光共聚焦扫描显微镜对经激光表面熔凝处理的Mg-11Y-2.5Zn合金进行显微组织和相组成分析,并测量改性层硬度变化。研究结果表明,经激光表面熔凝处理后,改性层由熔化区和热影响区组成,熔化区的显微组织明显细化,硬度有所改善。研究了经激光表面处理和铸态Mg-11Y-2.5Zn合金的摩擦学性能,滑移速率为0.785m/s,载荷范围为20～320N。两者的摩擦因子无显著差异,但经激光表面处理的Mg-11Y-2.5Zn合金表现出较低的磨损率,归结于熔凝区的组织细化和硬度增加。SEM磨损表面形貌分析表明,激光表面熔凝处理的合金与未处理合金的磨损机制基本相同,轻微磨损阶段为磨粒磨损和剥层磨损,严重磨损阶段为表面热软化和熔化磨损。     

快速凝固NiAl-Cr（Mo）-Zr合金的显微组织与力学性能

研究了快速凝固NiAl-Cr（Mo）-Zr合金及其均匀化热处理后的显微组织和力学性能。结果表明：快速凝固NiAl-Cr（Mo）-Zr合金的组织由NiAl和Cr（Mo）两相组成,并有少量初生NiAl相,在共晶胞界处存在少量不连续分布的Heusler（Ni2AlZr）相。随着Zr含量的增加,Heusler相的数量增加,Cr（Mo）相的片层间距增大。均匀化热处理后,共晶胞界上不连续分布的Heusler相或大量消失、或全部消失,NiAl和Cr（Mo）层片状组织形貌基本没有变化。NiAl-Cr（Mo）-0.5Zr合金在应变速率为2.78×10-3s-1时,随着测试温度的升高,合金的压缩屈服强度降低。     

快速凝固(2024Al)-20Si-5Fe合金的磨损行为

采用双级雾化水冷快凝与粉末冶金技术制备了（２０２４Ａｌ）－２０Ｓｉ－５Ｆｅ耐磨合金,分析了 合金的微观组织,利用磨损实验研究了合金的耐磨性和磨损失效形式．结果表明：快凝粉末冶金 合金具有比铸造合金更细小的微观组织,更高的耐磨性和减磨性;磨损失效形式主要是磨粒磨 损和疲劳磨损,而铸造合金的磨损失效形式主要是磨粒磨损、粘着磨损和部分氧化磨损．