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.     

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。     

AlFeCuCrCoMo_x系高熵合金的组织性能

为了研究AlFeCuCrCoMo_x系高熵合金的组织性能,利用等离子弧堆焊方法制备了AlFeCuCrCoMo_x系高熵合金,并测试了其硬度、耐磨性与热膨胀性能.结果表明,高熵合金组织为枝晶和枝晶间组织.当Mo含量较低时,高熵合金主要组织为单一BCC结构.随着Mo含量的增加,其组织逐渐转变为BCC+FCC结构.当Mo含量为1. 5 mol时,高熵合金重新转变成简单BCC结构.随着Mo含量的增加,高熵合金的硬度和磨损量总体上呈现先升高后降低的趋势.当Mo含量为1. 5 mol时,高熵合金的硬度和磨损量达到最大.     

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。     

FeTiNbMoW高熵合金的组织和性能

为了研究一种能够吸收γ射线的含W合金的性能,按照等摩尔比设计了一种FeTiNbMoW五组元高熵合金.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、显微硬度计、密度仪和万能力学试验机对合金的晶体结构、微观组织、成分、硬度、密度和压缩性能进行了分析.结果表明,FeTiNbMoW高熵合金组织由简单BCC固溶体基体和分布其上的少量金属间化合物组成.BCC结构的实际晶格常数为0.315 5 nm,组织形貌为典型枝晶组织.枝晶硬度和枝晶间硬度分别为830.05和793.04 HV.合金的实测密度为10.7 g/cm3,略高于其理论值10.21 g/cm3.室温下合金的抗压强度和对应塑性应变分别为604 MPa和3.19%.合金呈粉末性断裂,其断裂机制为解理断裂.     

高强度Ti-Ni-Nb合金的制备与压缩性能

采用铜模铸造法制备了直径为2 mm的三元Ti90-xNixNb10(x=30,33,36)系列合金.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及压缩试验等方法研究了合金的相结构、显微组织和力学性能.结果表明:Ti-Ni-Nb系合金由Ti2Ni块体相和NbNi3枝晶相组成.随着合金元素Ni的增加,NbNi3枝晶相逐渐增多,Ti2Ni相逐渐减少.力学性能表明,随着Ni含量的增加,其合金断裂强度不断增加,当Ni含量为36 at.%时,合金Ti54Ni36Nb10的断裂强度达到了1950 MPa,且其塑性变形量约为1.5%.     

退火温度对共晶和单相Al-Co-Cr-Fe-Ni高熵合金显微组织及硬度的影响

采用电弧熔炼法制备了4个铸态为FCC+B2共晶组织和B2单相的Al-Co-Cr-Fe-Ni高熵合金,分析了其相变点,并研究了600,800,1000℃下真空退火10 d对这些合金显微组织及硬度的影响.研究表明:AlCoCrFeNi2.1和Al0.75 Co1.25 CrFeNi合金的共晶反应温度分别为1344℃和1359℃.600～1000℃退火10 d对AlCoCrFeNi2.1高熵合金的显微组织无明显影响;而随着退火温度的增加,Al0.75Co1.25CrFeNi合金中共晶组织的两相层片间距增加.随着Al含量的增加,AlxCo2-xCrFeNi合金的B2相稳定性增加,合金的固相线温度明显升高,显微硬度也明显增加.铸态为B2单相的AlCoCrFeNi合金加热到605.7℃以上会转变为组织细小的FCC+B2+σ三相;继续加热到906.8℃以上,σ相消失,FCC相呈大块状分布.而Al1.75Co0.25CrF-eNi合金需要加热到982.4℃以上才会分解为两种不同成分的B2相.实验发现:退火温度越高,合金的显微硬度越低,这些合金在800℃以下都具有较高的硬度.     

高熵合金Al_xFeCrCoNi微观组织与力学性能研究

为了研究Al含量对高熵合金AlFeCrCoNi微观组织和力学性能的影响,通过真空电弧炉熔炼制备出AlxFeCrCoNi高熵合金,采用X射线衍射仪、金相显微镜和扫描电镜对合金微观组织进行分析,利用维氏硬度计、拉伸试验机对合金力学性能进行研究.研究结果表明:随着Al含量的升高,强度和硬度不断提高,显微组织由胞状树枝晶转变为柱状树枝晶.当x=0.4时,高熵合金的性能最佳;当x=0.5时,出现了Al-Ni固溶体导致塑性下降,使材料从单一的面心立方晶格(FCC)转变为FCC和少量体心立方晶格(BCC).     

FeCrNiMnZr_x高熵合金组织与力学性能研究

Fe_(27)Mn_(27)Ni_(28)Cr_(18)高熵合金具有优异的耐腐蚀性和抗辐照性,但其屈服强度较低。为提高合金的强度,采用真空电弧熔炼炉制备了FeCrNiMnZr_x(x=0,0.02,0.03,0.07)高熵合金,并对其组织及力学性能进行表征分析。研究结果表明:FeCrNiMn合金的铸态组织由富Ni、Mn的FCC基体和富Cr的片状BCC相组成。当添加相对含量x=0.02的Zr元素时,FeCrNiMnZr_(0.02)合金中富Cr的BCC相呈短细条状或花边状,有少量小片状或短条状的Ni_(11)Zr_9化合物析出,合金强度和硬度同时升高,具有最佳的综合力学性能。随着Zr添加量的进一步增加,合金中富Cr的BCC相逐渐减少,而枝晶间析出的Ni_(11)Zr_9化合物量逐渐增多,形态也变为长链条状乃至完全网状,合金的屈服强度和硬度升高,但断后延伸率大幅下降。断口分析发现,随Zr含量增加,合金的断裂机制由以韧窝为主的韧性断裂逐渐转变为以解理台阶为主的脆性断裂。     

Ti元素对CrTeCoNiTix高熵合金组织及性能的影响

为了研究Ti元素对高熵合金的组织和性能的影响,采用放电等离子烧结方法制备了CrTeCoNiTix(x=0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)多组元高熵合金。用OM、XRD和SEM等技术分析了合金的微观组织,测试了CrTeCoNiTix高熵合金的硬度、压缩强度及耐腐蚀性能。研究结果表明:不同Ti含量的高熵合金组织形态简单,物相主要为面心立方相。随着Ti含量的增加,高熵合金硬度逐渐增加,最大值达到672.59HV;压缩强度也随之增加,最大值为690.28MPa。在H_2SO_4中的耐腐蚀性随Ti含量增加而降低。     

Effect of carbon addition on the microstructure and mechanical properties of CoCrFeNi high entropy alloy

The effects of C element on the microstructure and properties of CoCrFeNiCx high entropy alloys(x denoted the atomic fraction of C element at 0, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, and 0.5) were investigated. The equal molar CoCrFeNi alloy with FCC structure exhibits high ductility but weak strength. With the addition of C element, both the hardness and strength of the CoCrFeNiCx high entropy alloys increase as well as the wear resistance. The solution strengthening and the formation of hard carbide phase are the main factor for the improved strength, hardness and wear resistance of CoCrFeNiCx high entropy alloys.     

Microstructure,mechanical properties and magnetic properties of FeCoNiCuTiSi_x high-entropy alloys

The microstructure, mechanical properties and magnetic properties of FeCoNiCuTiSi_x(x=0, 0.05, 0.1, 0.2, 0.4 and 0.5) highentropy alloys were studied in detail in the present paper. The crystal structure changes from FCC+Laves to FCC+BCC+Laves phases, as the Si content increases. Cu is more segregated with the increase in Si content, which can be explained from a thermodynamic point of view. The FeCoNiCuTi high-entropy alloy has good compression mechanical properties, and the fracture strength, fracture strain, and Vickers hardness are 1584.2 MPa, 3.3% and 483.2 HV, respectively. However, the plasticity of the alloy decreases slightly as the Si content increases. The highest fracture strength obtained in this study is 1841.7 MPa at x=0.1.     

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.     

凝固速率对AlCoNiCrFe合金组织结构及性能的影响

采用X—Ray衍射仪、金相显微镜、室温压缩测试、显微硬度测试手段,研究了AlCoNiCrFe高熵合金在三种不同凝固速率状态下形成合金的显微组织和力学性能影响。结果表明：AlCoNiCrFe高熵合金经不同凝固速率后因高熵效应及元素扩散困难而形成简单的BCC晶体结构,合金的晶格常数随凝固速率的升高而增大。凝固速率越高合金的组织变得越细小,喷铸后合金生成梅花状树枝晶。合金的压缩强度、硬度随凝固速率升高而增大,喷铸成直径为2mm的合金其综合力学性能最好,其硬度比母合金锭提高13．6％,其塑性达到最大38．1％。     

真空熔覆原位自生WC/Ni基复合涂层的组织及耐磨性能x

为了提高煤油泵的使用寿命,利用真空熔覆技术在316L不锈钢表面原位合成了W_{C/Ni基复合涂层.采用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪研究了复合涂层的显微组织和相组成,并对其进行了硬度测量和摩擦性能试验.结果表明,复合涂层组织细密且与基材呈冶金结合.复合涂层主要由γ-Ni固溶体、原位生成的WC、(Cr,Fe)7C3和Cr7C3相组成,且WC相弥散分布在γ-Ni固溶体中.复合涂层的硬度约为316L不锈钢基材的4倍,相对耐磨性约为基材的37倍.xx}x     

Sn对AX55铸造合金组织与蠕变性能的影响

为了提高Mg-5Al-5Ca(AX55)铸造镁合金基体组织和共晶组织的耐热性能,以Sn为变量设计了AX55-x Sn(x=0,0. 5,1. 0,1. 5)合金,研究了T61和T62对合金组织、硬度与蠕变性能的影响.结果表明,随着Sn含量的增加,合金基体中析出的Al2Ca相增多,使得α-M g基体得到强化.在共晶骨架相附近析出的CaMgSn相可使共晶组织得到强化.在175℃/70 MPa蠕变100 h条件下,AX55-x Sn合金的最小蠕变速率和蠕变总量随Sn含量的提高而降低. AX55-1. 5Sn合金性能最佳,且其最小蠕变速率为5. 21×10-8s-1,100 h总蠕变量为0. 065%.相比T61,T62能够提高AX55-x Sn合金的基体硬度和蠕变性能.     

Zr元素对CoCrCuFeMn高熵合金组织及耐磨性能的影响

高熵合金突破以一种或两种元素作为基元的传统合金设计理念,以等摩尔比或近等摩尔比制备出具有简单相结构且综合性能优异的多主元合金,有望使金属材料的性能极限和应用空间得到进一步拓展。为了研究元素掺杂对合金物相结构、显微组织和耐磨性能的影响机理,采用真空熔炼法制备出等摩尔比的CoCrCuFeMn和CoCrCuFeMnZr高熵合金。利用XRD、OM、SEM、EDS、显微硬度计和摩擦磨损试验机测试了Zr元素添加前后CoCrCuFeMn合金的物相结构、显微组织、硬度和耐磨性。研究发现：添加Zr元素后CoCrCuFeMnZr合金的物相结构由原来的两种FCC相转变为两种HCP相,显微组织明显细化,仍为典型的树枝晶结构。两种合金的摩擦曲线都呈现先增大后降低再稳定的变化趋势,添加Zr元素后合金的摩擦因数与质量损失率分别从原来的0.57、4.14%降低到0.47、0.49%,显微硬度从219.6HV提高到983.5HV。结果表明：合金相结构发生HCP转变主要与凝固过程中易于形成富含大原子半径Zr元素的粗糙固液界面和之字型为主的HCP位向关系有关。Cu在晶间区域富集的原因在于其熔点最低、电负性最大、原子半径仅次于Zr,且与除Zr外的所有合金元素均具有相应最大的正混合焓,故而使其在凝固最晚的晶间区域聚集。Mn元素偏析系数最小是由于其熔点仅高于Cu和具有除Zr外最大的电负性差,且与Co和Zr之间存在负的混合焓,而与Cu之间具有最大正混合焓,不利于其进行长程扩散和进入领先相的点阵格位所致。Zr元素添加使合金硬度和耐磨性大幅提高则是由于细晶强化、固溶强化和相结构转变所致。     

Microstructure and properties of W-15Cu alloys prepared by mechanical alloying and spark plasma sintering process

W-15Cu composite powders prepared by mechanical alloying （MA） of raw powders were consolidated by spark plasma sintering （SPS） process at temperature ranged 1 230-1 300 ℃ for 10 min and under a pressure of 30 MPa. By using high energy milling, particles containing very fine tungsten grains embedded in copper, called composite particles, could be produced. The W grains were homogeneously dispersed in copper phase, which was very important to obtain W-Cu alloy with high mechanical properties, fine and homogeneous microstructure. The microstructure and properties of W-15Cu alloys prepared by SPS processes at different temperature were researched. The results show that W-15Cu alloys consolidated by SPS can reach 99.6 % relative density, and transverse rupture strength （TRS） is 1 400.9 MPa, Rockwell C hardness （HRC） is 45.2, the thermal conductivity is 196 W/m-K at room temperature, the average grain size is less than 2 μm, and W-15Cu alloy with excellent properties, homogeneous and fine microstructure is obtained.