(Ti0.25Zr0.25Nb0.25Ta0.25)C高熵陶瓷的制备、力学性能及氧化行为研究

本文通过对碳化物粉末进行放电等离子烧结(SPS),成功制备了(Ti_0.25Zr_0.25Nb_0.25Ta_0.25)C高熵陶瓷(HECs),系统研究了HECs的微观结构演变、力学性能和氧化行为。结果表明,单相HECs的形成温度为1 800 ℃,低于已报道的HECs烧结温度。1 900 ℃烧结的陶瓷晶粒细小,平均晶粒尺寸约7.5 μm,元素分布均匀,相对密度高达99.2%。1 800 ℃和1 900 ℃烧结的HECs的室温显微硬度值分别为30.9 GPa和33.2 GPa,断裂韧性值分别为(4.6±0.24) MPa·m^1/2和(4.5±0.31) MPa·m^1/2,高于大多数已报道的HECs。原位高温纳米压痕试验结果表明,HECs的硬度随温度的升高而降低,当温度达到500 ℃时,1 800 ℃和1 900 ℃烧结的陶瓷硬度分别下降到21.9 GPa和22.2 GPa,具有突出的高温稳定性。此外,HECs在温度低于500 ℃时无明显氧化,当温度超过650 ℃时会发生明显氧化,氧化速率随温度升高而增加。     

FeNiCrCo-X系高熵合金的研究进展

概述了明显有别于传统合金高熵合金的基本概念、典型的四大效应及目前主要制备方法。重点分析了具有优异性能的Fe Ni Cr Co-(Al、Cu、Mn、Ti、Si)系高熵合金的国内外的研究动态、制备方法中存在的关键问题。深入探讨了高熵合金微观组织的特征、元素含量对其各项性能的影响,并展望了高熵合金在未来的发展方向和应用潜力。     

FeNiCrCo-X系高熵合金的研究进展

概述了明显有别于传统合金高熵合金的基本概念、典型的四大效应及目前主要制备方法。重点分析了具有优异性能的Fe Ni Cr Co-(Al、Cu、Mn、Ti、Si)系高熵合金的国内外的研究动态、制备方法中存在的关键问题。深入探讨了高熵合金微观组织的特征、元素含量对其各项性能的影响,并展望了高熵合金在未来的发展方向和应用潜力。     

高熵合金涂层的研究进展

高熵合金涂层是一种新型的合金涂层,主要是由5~13种不同元素按照等原子比混合并通过一定方法生长在基体表面的多主元合金涂层。由于高混合熵的作用,涂层的组织主要是由单一的BCC和FCC固溶体组成。阐述了高熵合金的理论基础、磁控溅射高熵合金涂层、热喷涂高熵合金涂层和激光熔覆高熵合金涂层并且分析了各自的优点和不足。最后提出了高熵合金涂层在发展中存在的一些问题以及提出了一些未来高熵合金涂层的发展方向。     

高熵合金制备及其性能研究进展

基于高熵合金优异的性能,近年来,越来越多的学者对高熵合金开展了研究,由于各个领域对高熵合金的分类不统一,这也使人们对高熵合金的制备方法及性能研究并不深入。鉴于此,本文对高熵合金的主要合金成分组成、不同状态的材料制备方法进行了分析,并对高熵合金的相关性能进行了研究,以期能为高熵合金的应用提供一定的指导。     

高熵合金涂层的研究现状

综述了高熵合金的概念与特性,介绍了高熵合金涂层的设计和制备手段。重点讨论了激光熔覆、磁控溅射和热喷涂这3种制备高熵合金涂层的技术手段的原理、特点及国内外的研究现状,展望了高熵合金涂层的研究和应用前景。     

高熵合金粉体制备及应用研究进展

高熵合金是近几年发展起来的新型合金,由于其优异的性能,如高延展性、高强度、优异的耐磨性、优异的耐蚀性和优异的高温稳定性,已成为热点材料之一。高熵合金粉体作为制备块体、涂层、薄膜材料及其它功能材料的原料,有着广阔的应用前景,但目前对高熵合金粉体尤其是高熵合金纳米粉体的研究较少。本工作根据当前高熵合金的研究进展,对高熵合金相形成的判据进行了划分,主要包括混合熵判据、混合焓判据、Ω判据和Hume?Rothery固溶理论判据。通过对各判据的总结,阐述了高熵合金固溶体相的形成规律,综述了高熵合金超细粉体和纳米粉体的制备方法,主要包括机械合金化法、气/水雾化法、化学还原法、碳热震荡法、等离子电弧放电法和扫描探针光刻技术,分析比较了不同方法的优缺点和应用前景,指出了高熵合金领域当前存在的问题和相应的解决方法,并对未来的发展作了展望。     

生物电化学技术降解疏水性新兴污染物的研究进展

疏水性新兴污染物（hydrophobic emerging contaminants,HECs）具有环境危害大、分布范围广和处理难度高等特点,利用生物电化学系统（bioelectrochemical system,BES）实现HECs的降解和脱毒是当前研究热点。本文综述了BES降解转化HECs的研究现状,分析了影响BES去除HECs效果的关键因素,着重介绍了BES降解转化不同类型HECs（包括药物类、个人护理品类、卤代烃类和抗生素及抗性基因类）的效能,然后回顾了BES与其他技术（传统厌氧工艺、芬顿、复合湿地及光催化等）结合协同降解HECs的最新进展,最后在功能电极材料设计研发、HECs降解去除与安全转化的理论研究及工程化应用等方面进行了总结和展望,以期对该领域的研究人员提供一定的理论参考和技术支持,从而推进生物电化学技术在疏水性新兴污染物降解领域的应用和发展。     

高熵合金在电催化领域的研究进展

高熵合金具有高度无序的结构和广泛的成分调制范围,在力学性能、磁性等方面展示出优异的性能,近来研究结果表明,高熵合金在电催化反应中有望成为理想的催化材料。本文总结了近期高熵合金催化剂的前沿研究进展。从高熵合金的定义,制备方法以及在不同电化学反应中的研究进展等方面进行阐述;并对其在电催化领域的未来发展趋势进行了展望。     

AlBxCrCu0.5FeTi高熵合金的微观组织与硬度研究

研究AlBxCrCu0.5FeTi(x=0,0.2,0.4和0.6)高熵合金的组织,以及硬度与B含量的关系。利用真空电弧炉熔铸AlBxCrCu0.5FeTi高熵合金,使用金相显微镜、XRD、电化学工作站和显微硬度仪对合金进行表征分析。结果表明,该系合金的铸态组织是典型的树枝晶,AlBxCrCu0.5FeTi高熵合金铸态结构是简单的体心立方结构(BCC)和面心立方(FCC),高熵效应使AlBxCrCu 0.5FeTi合金具有简单的晶体结构;AlBxCrCu0.5FeTi(x=0,0.2,0.4和0.6)的硬度随含量B从0.2到0.6的增加而增加,其原因是B的加入使AlBxCrCu0.5FeTi合金晶格畸变加剧,发生固溶强化作用,合金硬度增加。合金AlB0.6CrCu0.5FeTi的腐蚀电流为3.024×10-6A/cm2,腐蚀电位为-0.369 V,显示出良好的耐腐蚀性能。     

高熵合金及其耐腐蚀性能的研究进展

高熵合金作为一种新型的合金，近年来受到科研工作者的广泛关注，由于其具有独特的相结构，所以表现出优异的综合性能，同时还具有抗腐蚀和防辐射等特殊功能特性，可作为在海洋极端环境下服役的海洋工程装备的应用材料，具有广阔的应用前景。本文介绍了高熵合金的定义、分类、成分设计和合金元素对其耐蚀性的影响，综述了激光熔覆高熵合金涂层耐蚀性的研究现状，最后对高熵合金的海洋工程装备应用前景进行了展望。     

高密度高温高熵合金与陶瓷共晶复合材料的研究进展

高密度高温高熵合金与陶瓷共晶复合材料是一类由高熵合金与陶瓷组成的具有高密度和优异高温性能的共晶复合材料,兼顾高熵合金、陶瓷和共晶复合材料的性能优势,表现出优异的高温强度和良好的室温塑性,近年来得到广泛研究。本文总结了近年来高密度高温高熵合金与陶瓷共晶复合材料的研究现状,围绕共晶复合材料的成分组成、组织结构与材料性能的关系,从成分设计、元素组成、微观结构、室温和高温力学性能、高温抗氧化性、耐磨性和电化学腐蚀性能等方面综述了现有研究工作,并对其未来研发趋势进行了展望。     

等离子物理气相沉积高熵合金涂层及组织性能

采用等离子物理气相沉积的方法在316L不锈钢表面制备了AlCoCrFeNi高熵合金涂层,研究了喷涂距离和电流对高熵合金涂层物相组成、表面形貌、截面形貌、硬度、结合强度和耐磨性的影响。结果表明,不同喷涂距离和电流下,高熵合金涂层都主要由BCC、B2和FCC相组成;随着电流或者喷涂距离增加,涂层中BCC平均晶粒尺寸先增后减。当喷涂距离为460 mm时,随着电流从1600 A增加至2000 A,涂层平均摩擦系数逐渐增大,表面和截面硬度先减后增,涂层结合力和结合强度先增大后减小,涂层的磨损率先增加后减小;当电流为1800 A时,随着喷涂距离从420 mm增加至500 mm,涂层平均摩擦系数逐渐减小,表面硬度先减后增,截面硬度先增后减,涂层结合力和结合强度逐渐增大,涂层的磨损率逐渐减小。高熵合金涂层的磨损率与涂层表面硬度和内聚强度都有一定相关性。     

轻质高熵合金Al20Li20Mg10Sc20Ti30弹性性质第一性原理的研究

采用特殊准随机结构(Special Quasi-random Structure, SQS)来处理高熵合金的化学无序性,进而采用第一性原理,研究了面心立方结构(Face-Centered Cubic,FCC)及密排六方结构(Hexagonal Close Packed,HCP)的轻质高熵合金Al_(20)Li_(20)Mg_(10)Sc_(20)Ti_(30)的弹性性质。结果表明,2种结构都是力学稳定的,FCC结构具有更高的硬度,而HCP结构则具有更好的抗压缩性、更好的延展性及更小的弹性各向异性。     

高熵材料判据及其在玻璃陶瓷研究中的应用

现有高熵材料多基于传统高熵合金等摩尔比标准定义。这种作法实质上限制了对于高熵材料实质的理解及其应用。针对这一问题,本文在简要回顾现有高熵材料发展脉络的基础上,深入分析现有高熵材料定义中等摩尔比核心标准所涉及混合熵的计算方法及过程。然后,将该计算方法引入非等摩尔比物质体系。计算结果显示只要组元数足够高,以白云鄂博尾矿基玻璃陶瓷为例的非等摩尔成分体系混合熵即可达到与现有等摩尔组分高熵材料相当的水平。因此,此类材料也应划入高熵材料范畴。     

退火对磁控溅射AlCrNbSiTiV高熵合金氮化薄膜性能的影响

研究了退火温度对磁控溅射AlCrNbSiTiV高熵合金氮化薄膜组织与性能的影响。通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和纳米压痕仪考察了薄膜的形貌、元素含量、物相成分和显微硬度。通过干式切削304不锈钢,考察了镀膜TNMG160404R刀具的刀腹磨损和切削工件的表面粗糙度,比较了退火前后镀膜刀具的切削性能。结果表明:磁控溅射AlCrNbSiTiV高熵合金氮化薄膜的主要是面心立方晶相结构,具有良好的高温稳定性。退火温度为600℃时,薄膜显微硬度高,刀具磨损小,切削工件的表面粗糙度低。     

MgxTiAlFeNiCr (x=0.6～2.0)高熵合金微结构演变及耐蚀性

通过机械合金化方法制备了轻质MgxTiAlFeNiCr(x=0.6?2.0)高熵合金,研究了Mg含量、热力学参数、合金相结构间的关系。结果表明,Mg在体心立方(BCC)相中的固溶度较大,x=0.6?1.4、合金的热力学参数原子半径错配度?=8.68%?9.77%、混合熵ΔSmix为14.78?14.82 J/(mol?K),混合焓ΔHmix为–14.13?–6.76 kJ/mol时,合金为单相体心立方结构(BCC1)。x=1.6~1.8, ?=10.0%?10.1%, ΔSmix=14.65?14.74 J/(mol?K), ΔHmix=–5.40?–4.19 kJ/mol时,合金由两种体心立方结构BCC1和BCC2组成。BCC2相比BCC1相的Mg含量更高,两相界面为半共格关系。MgxTiAlFeNiCr合金在3.5wt% NaCl溶液中具有良好的耐腐蚀性能。但随Mg含量增加,合金的耐蚀性下降。     

轻质双相高熵合金Al20Li20Mg10Sc20Ti30热力学性质的第一性原理研究

采用特殊准随机结构(Special Quasi-random Structure, SQS)处理高熵合金固溶体的化学无序性,并基于密度泛函理论研究了具有面心立方(Face-centered Cubic, FCC)和密排六方(Hexagonal Close-packed, HCP)结构的Al20Li20Mg10Sc20Ti30高熵合金的结构稳定性和热力学性质。理论得到的两个相的晶格常数与实验测量值符合较好。两相中,由于HCP相具有较FCC相略大的体模量,因而其具有较好的抗压缩性能。由于计算得到的两个相在0 K时的形成焓都为小的正值,因而两个相都为热力学亚稳结构。采用Debye-Grüneisen模型研究了不同温度下两个相的热力学性质,结果表明两个相的体模量随温度的上升表现出缓慢的下降趋势,且HCP相的体模量大于FCC相,而FCC相具有更大的体积热膨胀系数。研究了两个相的熵(包括振动部分的贡献和电子部分的贡献)随温度的变化,结果表明在研究的温度范围内,HCP相比FCC相具有更大的熵,且两个相的熵的主要来源都为振动部分的贡献。     

磁控溅射AlCrFeNiTi高熵合金薄膜的组织和表面形貌

用直流磁控溅射法在单晶硅片上制备了AlCrFeNiTi高熵合金薄膜,采用X射线衍射仪、扫描电镜和原子力显微镜考察了溅射参数对薄膜结构及表面形貌的影响.结果表明,当溅射功率一定,随着衬底温度升高,AlCrFeNiTi高熵合金薄膜由非晶向2个BCC相转变,衍射峰强度也随之增大,同时薄膜的结晶度提高,晶粒尺寸增大,导致薄膜粗糙度增加.当衬底温度一定时,随着溅射功率增大,X射线衍射峰强度大幅度上升,薄膜表面晶粒迅速长大,但因为溅射功率过大会导致表面形成缺陷,所以表面粗糙度先减小后增大.     

Zr取代TiMn合金中的部分Ti对合金储氢性能的影响

讨论了Zr取代TiMn合金中的部分Ti对其吸放氢性能的影响。XRD分析结果表明:合金的晶胞体积随合金中zr含量的增加而增大。PCT测试表明合金的最大吸氢量随合金中Zr含量的增加而增大,吸氢平台压力随合金中Zr含量的增加而降低;合金Ti_(0.9)Zr_(0.1)Mn_(1.4)具有最大的可逆吸氢量。由于Zr元素的引入,合金吸放氢过程的焓变和熵变均有所增加。