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。     

Fe_(40)Mn_(40)Cr_(10)Co_(10)/TiC中熵合金复合材料的力学和摩擦磨损性能（英文）

采用机械球磨和放电等离子烧结方法制备Fe_(40)Mn_(40)Cr_(10)Co_(10)/TiC (TiC的体积分数为10%)中熵合金复合材料,并对其力学和摩擦磨损性能进行研究。研究表明,在1373K烧结15min后,TiC颗粒均匀分布在Fe_(40)Mn_(40)Cr_(10)Co_(10)/TiC复合材料中,烧结后复合材料的晶粒得到明显细化;同时,添加10%TiC颗粒使复合材料的抗压强度从1.571GPa提高至2.174GPa,维氏硬度从HV320提高至HV872。摩擦磨损试验表明,与Fe_(40)Mn_(40)Cr_(10)Co_(10)中熵合金基体相比,复合材料的摩擦因数、磨痕深度和宽度都减小。良好的力学性能和摩擦磨损性能使Fe_(40)Mn_(40)Cr_(10)Co_(10)/TiC复合材料成为工程应用的理想材料。     

粉末冶金Al_1Co_(25)Cr_(18)Fe_(23)Ni_(23)Ta_(10)共晶高熵合金摩擦磨损性能研究

共晶高熵合金因其优异的高温性能有望代替传统的高温结构材料,本研究采用粉末热挤压成形成功制备了Al_1Co_(25)Cr_(18)Fe_(23)Ni_(23)Ta_(10)共晶高熵合金,对比研究了共晶高熵合金显微组织和力学性能,及其在室温和600℃摩擦磨损性能。研究表明:所制备的粉末冶金共晶高熵合金的显微组织由FCC相与Laves相组成,表面能的降低促进Laves相呈等轴晶,提升了合金的高温力学性能。研究温度下,所得共晶高熵合金摩擦过程十分平稳,摩擦因数为0.35,磨损率均在10~(-6)mm~3/(N·m)数量级。共晶高熵合金高温下主要磨损机理为粘着磨损与氧化磨损,高温时共晶高熵合金表面形成了氧化物釉质层,降低了磨损因数与磨损率,提高了合金的耐磨性能。     

放电等离子烧结制备低密度AlTiCrNiCu高熵合金及其组织性能研究

采用机械合金化和放电等离子烧结工艺制备了低密度AlTiCrNiCu高熵合金材料,重点研究了球磨时间对各元素粉末的合金化过程及烧结温度(950 ~ 1050 ℃)对高熵合金组织及力学性能的影响。结果表明：高熵合金粉末为单相BCC结构,随着球磨时间的增加,粉末粒径先变大后变小,其最终平均粒径大约为20 μm。高熵合金块体材料的相结构为BCC1(基体相)+BCC2(富Cr相)+FCC(富Cu相),密度为6.22 ~ 6.30 g/cm_³。烧结温度的升高,有利于高熵合金粉末的冶金结合,促进了高熵合金块材料的致密化。当烧结温度为1050 ℃时,AlTiCrNiCu高熵合金具有良好的综合力学性能,其屈服强度、压缩强度、塑性和显微硬度分别为1410 MPa,2000 MPa,9.13%和524 HV。分析认为高的烧结温度为各元素原子间的充分扩散提供了足够的能量。然而,TEM分析表明,高的烧结温度也促进了弥散的FCC富Cu相在晶界的聚集长大。     

粉末冶金FeCoNiCu0.4Al0.4高熵合金的热处理组织与性能

采用机械合金化(MA)与放电等离子烧结(SPS)相结合的方法制备出FeCoNiCu0.4Al0.4高熵合金,研究不同热处理温度对合金显微组织与力学性能的影响规律。结果表明:机械合金化后,FeCoNiCu0.4Al0.4高熵合金形成了单相的FCC固溶体,经1100℃SPS烧结后的块体组织仍为单相FCC结构,其压缩屈服强度、塑性应变和显微硬度分别为1165.1 MPa、45.2%和356.9 HV。经过热处理后,合金组织中生成了新的BCC相,且BCC相的含量随热处理温度的升高先增多后减少,500、600和700℃热处理后BCC相的含量分别为7%、30%和21%(体积分数)。退火态FeCoNiCu0.4Al0.4高熵合金的屈服强度随热处理温度的升高先升高后降低。当BCC相含量增多时,材料的屈服强度和硬度相应地提高,而塑性却显著降低。     

具有高非晶形成能力的高熵合金Cu_(29)Zr_(32)Ti_(15)Al_5Ni_(19)（英文）

用铜模吸铸法成功地合成了由2个固溶体相构成的高熵合金(HEA)Cu_(29)Zr_(32)Ti_(15)Al_5Ni_(19)和相同成分的非晶态合金(HE-BMG)。实验结果表明该成分的高熵合金具有高的非晶形成能力。铸态高熵合金Cu_(29)Zr_(32)Ti_(15)Al_5Ni_(19)的抗压强度为1127 MPa。该合金表现出良好的抗回火性能,经750°C处理2 h后,该合金硬度保持在8260 MPa。     

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.     

烧结方式对CoCrNi中熵合金组织及力学性能的影响

采用机械合金化法（MA）球磨制备CoCrNi中熵合金原料粉末，结合放电等离子烧结（SPS）或高真空烧结制取CoCrNi中熵合金，研究了球磨时间以及退火对CoCrNi中熵合金原料粉末微观形貌、颗粒尺寸及相结构的影响规律，对不同烧结方式制备的合金块体进行微观结构及力学性能研究。结果表明：随着球磨时间的延长，各单质粉末颗粒尺寸不断减小并逐渐融合，在球磨25h后，原料粉末主要为FCC固溶体结构，还有少量的BCC相；在后续烧结过程中，少量BCC相发生相转变，组织中只有FCC相结构；退火烧结样品的弹性模量为6.57GPa，是真空烧结的1.55倍，屈服强度为279.28MPa，与真空烧结后样品的屈服强度相当，退火烧结的延伸率为35.97%，明显大于直接真空烧结；SPS烧结的块体合金表现出高达793.72MPa的屈服强度和61.08%的塑性应变，且维氏硬度达到399HV，与其它两种烧结方法相比，SPS在实现HEAs快速低温烧结方面更具潜力。     

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。     

机械合金化和真空热压烧结FeCoCrNiMn高熵合金的显微组织和力学性能（英文）

采用机械合金化和热压烧结制备FeCoCrNiMn高熵合金。结果表明,采用机械合金化得到纳米晶合金粉末,粉末相结构由面心立方结构(FCC)相以及少量的体心立方结构(BCC)相和非晶相组成。热压烧结后,合金中BCC相基本消失,同时伴随着σ相和M23C6相的析出;烧结温度的升高导致析出相颗粒明显长大。随着热压烧结温度从700℃升高到1000℃,合金塑性应变从4.4%增加到38.2%,而屈服强度从1682 MPa下降到774 MPa。经800℃和900℃烧结1 h的FeCoCrNiMn高熵合金具有较好的综合力学性能。     

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。     

TiC增强AlCr_2FeNi_2Cu_(1.6)高熵合金基复合材料组织与性能

采用真空电弧炉制备了(TiC)_x/AlCr_2FeNi_2Cu_(1.6)高熵合金复合材料,研究了TiC含量对AlCr_2FeNi_2Cu_(1.6)高熵合金微观组织与力学性能的影响。结果表明,(TiC)_x/AlCr_2FeNi_2Cu_(1.6)高熵合金复合材料由FCC相和BCC相组成,TiC粉末的加入并未使高熵合金的物相结构发生转变,但随着TiC的添加,合金中出现了TiC的衍射峰。高熵合金中FCC相富集了Cu、Al、Ni元素,BCC相富集了Fe、Cr元素。添加TiC后,合金中出现了含有TiC的Al、Ni、Cu新相,且使高熵合金的压缩屈服强度和抗压强度先增加后减小。当TiC含量为7.5%时,合金的屈服强度和抗压强度相对较高,压缩应变骤降到8.32%。     

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.     

AlCoCrFeNi高熵合金中Al原子的扩散行为

高熵合金是近几年发展起来的新型金属材料,高熵合金的扩散迟滞效应使其具有较好的热稳定性及高温抗氧化性,对其扩散行为的研究对理解高熵合金的相形成、组织和性能演化有重要意义。以AlCoCrFeNi系高熵合金为研究对象,将纯Al和Al_(6.97)Co_(23.26)Cr_(23.26)Fe_(23.26)Ni_(23.26)高熵合金制成扩散偶,研究不同温度下Al在AlCoCrFeNi高熵合金中的扩散行为。利用电子探针检测扩散层的形貌和成分分布,计算了扩散系数和扩散激活能。结果表明:当温度低于723K时,Al与Al_(6.97)Co_(23.26)Cr_(23.26)Fe_(23.26)Ni_(23.26)高熵合金间的元素扩散速率非常慢,在扩散偶的界面处未发现新相的形成;当温度在773～873 K时,在Al与高熵合金的界面处形成明显的扩散反应层,扩散反应层内有新相形成;Al在Al_(6.97)Co_(23.26)Cr_(23.26)Fe_(23.26)Ni_(23.26)高熵合金的扩散激活能为(50.9±6.8) k J/mol;扩散距离随温度的升高而增大。     

Al_9Fe_(0.7)Ni_(1.3)颗粒对固溶态喷射沉积Al-Zn-Mg-Cu-Ni合金组织和性能的影响（英文）

利用喷射沉积技术制备含Ni的Al-Zn-Mg-Cu合金。利用扫描电镜和电子背散射衍射、透射电镜以及拉伸测试研究了Al_9Fe_(0.7)Ni_(1.3)颗粒对合金固溶处理后组织和性能的影响。结果发现:合金中的Ni元素以亚微米球状Al_9Fe_(0.7)Ni_(1.3)化合物的形式存在,Al_9Fe_(0.7)Ni_(1.3)颗粒主要在晶界附近分布,说明该颗粒在固溶过程中具有有力的抑制再结晶作用。固溶处理后,合金的抗拉强度为603 MPa,断裂延伸率为11.79%,主要断裂方式为穿晶延性断裂。实验结果表明,亚微米球状Al_9Fe_(0.7)Ni_(1.3)化合物对合金性能有重要影响,可以产生细晶强化和Orowan强化,是合金发生穿晶延性断裂的主要原因。     

机械合金化法制备Ti_(50)Ni_(15)Cu_(28)Sn_7非晶合金粉末

以一定比例配置Ti、Ni、Cu、Sn金属粉末,利用机械合金化方法在转速为300 r/min、球料比为12∶1的条件下制备Ti_(50)Ni_(15)Cu_(28)Sn_7非晶合金。采用XRD和SEM对不同球磨时间混合粉末的物相结构和形貌进行分析。并对合金粉末进行了DSC分析。结果表明:经过不同时间球磨之后,混合的金属粉末开始出现合金化及不同程度的非晶化。随着球磨时间的增加,粉末颗粒逐渐细化。球磨80 h后,合金粉末全部转变为非晶合金,且具有较高的热稳定性和非晶形成能力。     

Al_x-(Cr-Fe)_(100-x)系激光烧结合金的组织与性能

对掺杂不同原子分数(80%、85%、90%、95%)的铝粉和高碳铬铁粉末混合压坯进行激光诱导自蔓延烧结,利用金相显微镜、X射线衍射仪及硬度计、磨粒磨损机、电化学腐蚀仪等试验仪器,分析烧结合金的显微组织、物相结构及力学性能。结果表明:烧结合金物相主要为α-Al、Al_2Fe、AlFe、Fe_2AlCr、Al_2O_3及富Al相,随着Al含量增多,富Al相Al_(13)Fe_4、Al_(13)Cr_2逐渐消失,产物相多转化为固溶体α-Al相;在Al含量为80%时,烧结合金孔隙率(1.7%)最小,烧结密度(3.35 g/cm~3)最大,硬度(817.5 HV0.2)最高,烧结合金的磨损率(0.08 mg/mm~2)最低;合金耐蚀性能在Al含量为90%时最好,钝化电流(110.3μA/cm~2)最小。     

粉末热压法制备的(Al_(63)Cu_(25)Fe_(12))_p/7055复合材料研究

采用球磨的方式制备了-200目粒度的Al_(63)Cu_(25)Fe_(12)粉末,然后利用粉末热压的形式,制备了不同配比的(Al_(63)Cu_(25)Fe_(12))_p/7055复合材料。结果表明:Al_(63)Cu_(25)Fe_(12)准晶颗粒均匀分散在复合材料中,而且准晶与基体金属的结合良好。比例为8%Al_(63)Cu_(25)Fe_(12)颗粒的复合材料抗拉强度最高达380MPa。     

CuCrFeNiMn高熵合金的耐蚀性能研究

采用电弧熔炼方法制备了CuCrFeNiMn(S1)、CuCr_2Fe_2Ni_2Mn_2(S2)和Cu_2CrFe_2NiMn_2(S3)3种高熵合金,并对其微观组织和耐碱蚀性能进行了研究。结果表明,S1和S3合金均由简单的面心立方和体心立方固溶体(FCC1+FCC2+BCC)相组成;S2合金则由单一FCC固溶体相组成,其中FCC1为主要相。在1 mol/L的NaOH溶液中S1、S2和S3合金的平均浸入腐蚀速率分别为0.078、0.04和0.119mm/a,3种合金的极化腐蚀速率分别为7.2×10~(-7)、2.8×10~(-7)和3.4×10~(-6) mm/a。S2合金因具有单一FCC固溶体相和相对高的Cr、Ni含量而具有最佳的耐碱蚀性能。