Alx(TiVCrNb)100-x轻质高熵合金显微组织及力学性能

采用真空感应熔炼制备Al_x(TiVCrNb)_100-x(x=0～25，%，摩尔分数)轻质高熵合金，利用X射线衍射仪、光学显微镜、显微硬度计和电子万能试验机等研究Al含量对高熵合金微结构及力学性能的影响。结果表明：Al_x(TiVCrNb)_100-x合金由BCC基体相及析出相组成。当x≤5时，Al元素掺杂能够抑制高熵合金基体中析出相的产生；当53)。固溶强化与第二相强化提高了合金的强度，但沉淀相在晶界的富集降低了高熵合金的塑性。     

AlxMo0.5Nb0.5Ta0.5Ti1.5难熔高熵合金组织和性能研究

研究了Al_xMo_0.5Nb_0.5Ta_0.5Ti_1.5难熔高熵合金的微观组织结构和力学性能，从Al元素在该体系合金中固溶强化作用以及Al和过渡族元素的强键合作用两方面对合金性能变化进行了分析。结果表明，Al含量在0～0.75范围内，合金均呈BCC结构类型，随Al含量增加，合金的树枝状凝固组织逐渐细化，硬度增加。在室温条件下，低Al含量(x≤0.3)合金在压缩应变达70%不发生断裂，高Al含量(x≥0.4)合金则表现出明显脆性。在高温条件下，随Al含量增加，合金体系理论熔点降低，合金高温下压缩强度降低程度越来越大。     

新型NixTi24Zr12Nb10Ta12Mo5W5高熵合金含能结构材料的组织及力学性能

设计并使用真空电弧炉制备了Ni_xTi₂₄Zr₁₂Nb₁₀Ta₁₂Mo₅W₅(x=5, 10, 15, 20, 32, 35)高熵合金含能结构材料。采用XRD、EPMA、万能试验机等手段研究了不同Ni含量下合金的相组成、微观组织及力学性能。结果表明,随着Ni含量增加,合金的微观组织由BCC1+BCC2+Ni₁₀Zr₇+Unknown四相结构转变为BCC1+BCC2+Ni₁₀Zr₇+Unknown+FCC五相结构;当x=20时合金呈现出最佳的强塑性匹配,屈服强度为1 653 MPa,压缩伸长率约为19%;随着Ni含量增加,合金硬度先升高后降低,当x=20时合金硬度(HV)达到最大值为592。     

Si含量对WMoNbCrTi高熵合金微观组织和力学性能的影响

WMoNbCrTi高熵合金是一种极具应用潜力的高温结构材料，添加Si有望提高其综合力学性能。以高能球磨粉末为原料，采用放电等离子烧结技术制备了WMoNbCrTiSi_x(x=0、0.1、0.25和0.5)高熵合金，研究Si含量对其微观组织和力学性能的影响。结果表明：加入Si后高熵合金的组织由BCC固溶体、Laves相和硅化物组成。当x=0.1时，Si主要形成Ti₅Si₃,当x=0.25时，大部分Si与Ti形成Ti₅Si₃,少部分Si与Nb形成Nb₃Si,当x=0.5时，Si主要形成Ti₅Si₃、Nb₃Si和Cr₃Si。当x从0增加到0.5时，WMoNbCrTiSi_x高熵合金的硬度由9.84 GPa增加到13.46 GPa,断裂韧性从6.68 MPa·m^1/2下降到4.72 MPa·m^1/2。WMoNbCrT...     

FeCrNi(AlTi)x双相中熵合金的组织结构及其力学性能

采用真空悬浮感应熔炼法制备了FeCrNi(AlTi)_x(x=0、0.2、0.34和0.49)双相中熵合金,研究Al和Ti含量变化以及均匀热化处理对合金微观结构和力学性能的影响。结果表明：随着Al、Ti含量的增加,合金的相结构由FCC单相结构转变成FCC和BCC的双相结构,且随着Al、Ti含量的增加,BCC相的体积分数明显增加,合金的压缩屈服强度和硬度显著增加。均匀化热处理之后,FeCrNi(AlTi)_0.2合金的屈服强度和极限抗拉强度分别达到了519和852 MPa,伸长率提升到了17.2%,均匀化热处理使得铸态合金中部分元素的偏析能够均匀分布在基体中,从而实现了合金的强度和塑性的同步提升。     

Al添加量对无钴高熵合金涂层组织结构和耐磨性的影响

通过等离子转移弧焊技术在Q235钢基体上制备了无钴Al_xCrFeMnNi高熵合金(HEA)涂层(x=0.2,0.4,0.6,0.8,1)。研究了Al的加入对HEA涂层的相组成、组织和力学性能的影响。结果表明，由于高熵效应，Al_xCrFeMnNi HEA涂层主要由简单的BCC和FCC相以及少量碳化物相组成。此外，Al元素的加入抑制了FCC相的形成。随着Al添加量的增加，枝晶间明显粗化。当Al添加量为0.8时，HEA涂层平均维氏硬度为386.5 HV0.2,平均摩擦因数为0.595,耐磨性能最稳定。     

冷轧和退火对Ni40(FeCoCrAl)60高熵合金组织与性能的影响

研究了高温退火和二次退火对冷轧后Ni₄₀(FeCoCrAl)₆₀高熵合金组织和性能的影响。结果表明,铸态合金由FCC+BCC双相组成。冷轧并再结晶后,合金保持稳定的相结构,FCC相由树枝晶转变为等轴晶,BCC相位于FCC相之间和FCC相之内。铸态合金的屈服强度和抗拉强度分别为450 MPa和870 MPa,伸长率为40%。室温冷轧后合金强度显著升高,屈服强度和抗拉强度分别是铸态合金的2.9倍和1.7倍,伸长率降至4%。再结晶退火使屈服强度和抗拉强度分别降为590 MPa和820 MPa,伸长率为12%。     

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。     

FeCrMnAlCux高熵合金的组织与性能

采用真空电弧熔炼炉制备FeCrMnAlCu_x(x=0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0)高熵合金,采用XRD、SEM、TEM、显微硬度仪、电子万能试验机和摩擦磨损实验机检测分析了Cu含量的变化对合金相结构、显微组织、压缩性能、硬度、耐磨性的影响。结果表明：FeCrMnAlCu_x高熵合金为典型的树枝晶组织,由BCC结构的枝晶组织、FCC结构的枝晶间组织及枝晶内析出的具有BCC结构的纳米级析出物构成。随着Cu含量的增加,合金微观组织中的枝晶组织含量减小,枝晶间组织含量增大;BCC结构的枝晶组织中弥散析出的第二相颗粒对合金的强度和硬度有着重要的影响,抗压强度和屈服强度在x=1.0时达到最大(分别为1230.2 MPa和960.5 MPa),合金的压缩变形率在x=2.0时达到最大值20.68%;随着Cu含量的增加,合金的硬度先增加后减少,合金硬度在x=0.5时达到最大值421.4HV,此时合金的摩擦性能最好,其磨损率为2.25×10^-5 mm³/(N·mm)。     

(NiAl)63-xV20Cr17Bx共晶高熵合金的组织和性能

采用非自耗真空熔炼炉制备了一组非等摩尔比的高熵合金(NiAl)_63-xV₂₀Cr17B_x(x=0、0.2、0.4、0.6、0.8和1.0,摩尔比),通过XRD、EPMA、万能材料试验机等手段研究了B含量对合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,(NiAl)₆₃V₂₀Cr₁₇合金为B2+BCC双相共晶结构,属于海藻状共晶枝晶,规则的片层共晶被不规则的片层共晶包围。随着B含量增加,(NiAl)_63-xV₂₀Cr₁₇Bx合金的微观结构由片层状共晶结构(x=0)转变为亚共晶结构(x>0.4),纳米沉淀物(含M₂B化合物)在初生相上析出。合金硬度先增加后减小,断裂强度和断裂应变持续增大。当x=0.8时,高熵合金具有良好的综合力学性能,其硬度(HV)为556,屈服强度为1 523 MPa,断裂强度为3 348 MPa,断裂应变为34.5%。     

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.     

高熵合金FeCoCrNiB0.2Mox激光熔覆层抗冲蚀性能

为改善钢材表面耐冲蚀性能,采用激光熔覆的方法在Q235基体上制备了高熵合金FeCoCrNiB_0.2Mo_x(x = 0,0.5,1)涂层,使用光学显微镜观察了熔覆层的组织;利用X射线衍射仪分析了合金熔覆层的相组成以及晶格畸变;使用维氏硬度计和自制冲蚀设备,研究了Mo对熔覆层硬度和耐冲蚀性能的影响. 结果表明:FeCoCrNiB_0.2Mo_x熔覆层由树枝晶组成,层间还可以观察到细晶区;由于激光熔覆较快的冷却速率抑制了金属间化合物的析出,高熵合金FeCoCrNiB_0.2Mo_x激光熔覆层完全由单相BCC固溶体组成;FeCoCrNiB_0.2Mo_x激光熔覆层硬度可达600 HV0.2以上;熔覆层耐冲蚀性能优良,冲蚀失重速率小于2.25 × 10?4 g/h;并且随着Mo元素含量的增加,涂层的晶格畸变增加,固溶强化效果更加显著,使得熔覆层硬度上升,因此FeCoCrNiB_0.2Mo_x熔覆层的抗冲蚀性能上升;FeCoCrNiB_0.2Mo_x系列涂层的冲蚀破坏主要以塑性微切削和锻压挤压为主.     

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...     

(Fe0.33Co0.33Ni0.33)84-xCr8Mn8Bx高熵非晶合金薄带的结构特征及其晶化行为

基于前期的研究结果,降低Mn和Cr元素的含量,将2者的原子分数均固定在8%,设计出(Fe_0.33Co_0.33Ni^0.33)_84-xCr₈Mn₈B_x(x=10、11、13、15和18)合金(简称10B、11B、13B、15B和18B),采用真空熔融甩带法制备出该系列合金的薄带。将合金薄带在不同温度下进行退火处理,通过XRD、DSC、TEM、SEM、万能拉伸试验机、OM、Vickers硬度计等研究了合金薄带的结构特征、晶化行为和力学性能。结果表明:11B合金薄带已完全形成非晶相(am),11B~18B合金薄带加热时都有2个结晶转变放热峰,B元素的添加提高了该系列合金的非晶形成能力(GFA)和热稳定性。11B~18B合金薄带在不同温度退火,bcc相、fcc相和硼化物(M₂₃B₆)等1种或多种混合物析出,其结晶行为分别为:11B和13B,[am]→[am′+bcc]→[am″+bcc+fcc]→[bcc+fcc+M₂₃B₆]→[fcc+M₂₃B₆];15B,[am]→[am′+fcc+bcc]→[am″+bcc+fcc+M₂₃B₆]→[bcc+fcc+M₂₃B₆]→[fcc+M₂₃B₆];18B,[am]→[am′+fcc]→[am″+fcc+M₂₃B₆]→[fcc+M₂₃B₆](其中,am′和am″分别为第1次和第2次结晶残余非晶相)。     

Ti对Nb-20Si-5Al超高温合金性能的影响

采用放电等离子烧结法(SPS)制备了Nb-20Si-5Al-xTi(x=0,18,20,22,摩尔分数)超高温合金,研究了Ti加入量对Nb-20Si-5Al合金的室温断裂韧度和高温抗氧化性的影响。结果表明,随着Ti加入量的增加,超高温合金的相组成由Nbss、Nb₅Si₃和Al3Nb相转变成为Nbss、(Nb,Ti)5Si3和Ti相。Ti能明显改善Nb-20Si-5Al超高温合金的断裂韧度和高温抗氧化性能,随着Ti加入量的增加均先提高然后降低,在Ti加入量为20%时,合金断裂韧度最大,为7.41 MPa·m^1/2,相比未加Ti时提高了约56.9%,其高温氧化速率最低,为0.72×10^-4g²/(cm⁴·h)。添加Ti元素后,其氧化产物中出现Ti₂Nb₁₀O₂₉、TiNb₂O₇、TiO₂等,可以提高其氧化膜的致密性,从而提高高温抗氧化性能。     

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%。     

AlxFeCoNiB0.1高熵合金的微观组织和力学性能研究

采用真空电弧炉熔炼制备了AlxFeCoNiB0.1（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B2(AlNi)/BCC相。当x=0.4和0.5时,合金的组织由枝晶FCC相和枝晶间组织B2相及(Fe,Co)2B组成;x=0.8时,枝晶由B2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,抗压拉强度先上升后下降,Al含量为0.8时达到峰值,为2243MPa,适量的Al能提高高熵合金综合力学性能。     

Si对高熵合金涂层组织和高温抗氧化性能的影响

研究了Si含量对窄带/宽带激光熔覆NiCoFeCrSi_xAlCuTiMoB_0.4(x=1.0, 0.5)高熵合金涂层组织、相结构及高温抗氧化性能的影响。结果表明:窄带涂层组织为树枝晶,主要相结构为BCC固溶体。宽带涂层为较粗大的树枝晶,相结构由BCC固溶体和存在于枝晶间的B(Fe, Si)₃、Cr₂B少量第二相组成,且Si元素的减少使得涂层中的B(Fe, Si)₃第二相含量减少。宽带涂层经800 ℃氧化50 h后氧化产物截面主要由富Cr的外氧化层和富Al的内氧化层组成,Si元素含量的增加提高了涂层的抗高温氧化性能,特别是显著降低了内氧化层厚度。     

CrFeMnVCu系高熵合金的微观组织和性能

本文在CrMnFeV四元合金的基础上添加奥氏体形成元素Cu元素,同时降低Mn元素含量,并采用电弧熔炼+铜模吸铸工艺制备了CrMnFeVCu系高熵合金,并系统研究了合金的成分设计和元素配比对高熵合金组织和性能的影响机理。结果表明,CrMnFeV四元合金由BCC固溶体和极少量B2颗粒组成,CrMnxFeVCu0.2x （x= 0.3、0.5、0.7、1）合金由BCC结构的树枝晶相和FCC结构的枝晶间相组成,且随着Cu含量的增加,FCC枝晶间相的体积分数和尺寸逐渐增大,相形态从颗粒状逐渐转变为长条状和块状。压缩试验表明,CrMn0.3FeVCu0.06合金的屈服强度最高（1273 MPa）,且塑性优异（εf = 50.7%）,随着Cu含量的增加,合金的力学性能逐渐降低,这主要归因于CrMnxFeVCu0.2x合金中主要的强化机制是位错强化和第二相强化,而FCC相尺寸的增大会降低第二相强化的效果。     

(TiHfTa)50(NiCu)50高熵记忆合金的组织与性能

采用真空电弧熔炼制备了(Ti_40-xHf₁₀Ta_x)₅₀(NiCu)₅₀(x=0、1、5和10,at%)高熵记忆合金，通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和室温循环压缩等研究了Ta含量与加载条件等对合金显微组织、力学性能、超弹性与稳定性等的影响。结果表明：铸态(Ti_40-xHf₁₀Ta_x)₅₀(NiCu)₅₀高熵记忆合金兼具优良的力学性能与超弹性，与现有2～4元Ti基记忆合金相比拥有较高的输出功；在预应变为15%时，Ta0、Ta1和Ta5合金的施加应力为1390.8、1591.2和2101.7 MPa,输出功为100.2、124.3和197.4 J/cm³。随Ta含量的增加，合金断裂强度和伸长率下降，但Ta1和Ta5合金的屈服强度与可回复应变增加，最大可回复应变分别为7.8%和9.4%,其中超弹性应变分别为4.0%和4.4%,加热后总可回复...