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。     

B含量对FeCrCoNiMn高熵合金组织及力学性能的影响

采用真空电弧熔炼炉制备了FeCrCoNiMnBx高熵合金,并对其微观组织和力学性能进行测试。未加入B元素时,合金组织具有单一FCC结构的胞状晶。B含量≥0.05时(at%),组织由FCC结构和具有树枝状和纳米颗粒状(Cr,Fe)₂B组成。随B含量的增加,合金的抗拉强度逐渐增加,硼含量为0.2(at%)时,合金的抗拉强度达到最大值610 MPa,但延伸率只有7%。B含量为0.1时,合金的综合力学性能最佳,抗拉强度为550MPa,延伸率为20%。故加入适量的B元素能提高高熵合金综合力学性能。     

Al_(0.8)CrFe_2Ni_x高熵合金的组织与力学性能

采用真空电弧熔炼法制备了Al_(0.8)CrFe_2Ni_x高熵合金(x为Ni与Cr的摩尔比),采用金相观察、X射线衍射、显微硬度检测和压缩试验等手段研究了Ni含量对其组织及力学性能的影响。结果表明,当x=0.50时,合金为B_2+BCC晶体结构,组织为树枝晶+胞状晶;当x=1.25时,合金晶体结构转变为单一的BCC结构,而组织变为单一的树枝晶;当x=2.00时,合金转变为FCC+BCC的混合结构,其组织转变为细小密集的片层状共晶组织;随着Ni含量继续增加,当x=2.75时,合金保持着FCC+BCC结构,而FCC相比例明显增加,并形成了完整连贯的树枝晶组织;Al_(0.8)CrFe_2Ni_x高熵合金的硬度随x的增加而降低,同时屈服强度减小、韧性增加。     

Ni含量对AlCrCuNi_xTi高熵合金微观组织和硬度的影响

采用电弧熔炼工艺制备了AlCrCuNi_xTi(x=0.2、0.4、0.6、1.0)高熵合金,采用X射线衍射分析(XRD)、带EDS分析仪的扫描电镜(SEM)和显微硬度计对合金的物相结构、微观组织形貌、元素分布和硬度进行了分析。结果表明,当x=0.2、0.4和0.6时,合金物相主要由FCC1、FCC2和BCC相组成,当x=1.0时,合金物相主要由FCC1和FCC2相组成。合金硬度随Ni含量的增加而逐渐减小,其硬度(HV)由430降低至386。     

CoCrFeNiV_x高熵合金的组织与力学性能

采用真空电弧熔炼法制备了CoCrFeNiVx高熵合金(x为V与Co的摩尔比),通过金相观察、X射线衍射、扫描电镜、显微硬度检测和压缩试验等研究了V含量对合金组织及力学性能的影响。结果表明,当x≤0.5时,合金为单一的FCC晶体结构,组织为典型的树枝晶;随着x的增大,合金组织由树枝状向颗粒状转变,并在晶界形成了Co1.9V3.1的金属间化合物。当x≥1时,合金的晶体结构转变为由FCC、BCC和金属间化合物组成的混合结构;CoCrFeNiVx高熵合金的硬度随x的增加而增大,同时塑性降低、脆性增大。     

FeCoNiCuMox多主元合金的组织与硬度研究

采用X射线衍射、扫描电镜和硬度测试等方法,研究了Mo含量对FeCoNiCuMox多主元合金微观组织和硬度的影响.结果表明,合金由简单的FCC相和BCC相组成,随Mo含量的增多,FCC相含量减少,BCC相含量增多,共晶组织的含量增加,硬度逐渐增大,当x=1时,FeCoNiCuMo合金的硬度值为478 HV.     

Nb对磁控形状记忆合金Ni_(55)Fe_(17.5)Ga_(27.5)组织结构及磁性能的影响

用电弧炉熔炼了Ni55Fe17.5Ga27.5合金,用光学显微镜、X射线衍射仪和振动样品磁强计研究了Nb的添加对该合金组织形貌、晶体结构及磁性能的影响。结果表明,室温下,合金Ni55Fe17.5Ga27.5为14M单斜结构马氏体相与面心立方结构γ相双相共存,添加1at%的Nb对合金组织形貌和晶体结构影响不大;当添加2at%的Nb时,马氏体变体宽度明显变小;当添加3at%的Nb时,合金为马氏体相、γ相和母相奥氏体相三相共存,马氏体变体宽度进一步减小;当添加Nb含量为1at%时,合金的饱和磁化强度及居里温度都有所提高;进一步增加Nb的添加量,合金的饱和磁化强度及居里温度都呈下降趋势。     

C元素含量对TiAl合金显微组织与力学性能的影响

通过XRD、SEM观察不同C含量下TiAl合金铸锭的显微组织,并对其进行硬度、抗拉强度测试。研究了C元素含量对TiAl合金显微组织与性能的影响。研究表明:未添加C元素时,TiAl合金晶粒为粗大柱状晶。当C含量为0.3at%时,柱状晶转变为等轴晶。随着C含量的增加,TiAl合金晶粒逐步细化,且层片间距逐渐减小,但并未改变γ相与α2相相间交替层片结构。C含量较少(≤0.3at%)时基体中不会出现第二相;C含量进一步增加,第二相析出明显且不断长大,富集在一起,偏析严重。TiAl合金的力学性能随着C含量增加先增强后减弱,当C含量为0.6at%时,TiAl合金的性能最佳。     

原位合成多元硼化物对Al0.5CoCrCuFeNiBx高熵合金硬度与耐磨性能的影响

本文研究了Al0.5CoCrCuFeNiBx (x=0-1)的组织、相组成、硬度及耐磨性能。并预测了Al0.5CoCrCuFeNiBx (x=0-1)中简单固溶体形成规律。未添加硼元素的合金具有简单FCC固溶体结构。添加硼元素后,合金由简单FCC固溶体及多元硼化物组成。硼以硼化物形式析出,没有固溶到FCC固溶体中,因而添加硼对FCC固溶体的晶格常数无影响。硼化物的析出使合金的硬度提高,并且硬度随着硼含量的增加而呈线性增加。当硼含量x?0.4时,合多的磨耗阻变化不明显,但当硼含量x?0.6时,合金的磨耗阻抗随着硼含量增加而呈线性增加。 随着硼含量的增加,合金的磨损机制由粘着磨损转变为氧化磨损。合金硬度与耐磨性能的提高是高硬度的粗大硼化物与韧性的FCC固溶体基体共同作用的结果。     

Al_xCoCuFeNi高熵合金的组织结构与力学性能

设计并制备了AlxCoCuFeNi系列高熵合金,系统研究了合金的组织结构及力学性能。结果表明,当x0.85时,合金为单一的FCC晶体结构;随Al含量的增加,合金的晶体结构转变为以BCC为主及少量FCC的混合结构;当x2.35时,合金形成了单一的BCC结构。Cu促进合金形成FCC结构,而Cr则利于形成BCC结构,然而,当合金体系中同时含有等摩尔比的Cu、Cr两组元时,Cu对合金结构的影响远大于Cr,从而使合金易于形成FCC结构。AlxCoCuFeNi高熵合金的组织形貌随Al含量的增加,由树枝晶形貌向等轴晶转变,合金的硬度也显著增加。     

Al含量对铸态V-Alx合金组织和力学性能的影响

V-Al合金膜有着良好的抗氢脆性和高的氢渗透率,有望成为未来取代Pd合金膜的替代材料。V-Al合金的显微组织不仅影响氢分离性能,还将影响强度和塑性成形性能。本研究通过真空非自耗电弧炉熔炼制备了氢分离用V-Alx(x=5,10,20,30,at%,下同)合金。利用扫描电镜/能谱仪、X射线衍射仪及拉伸试验机和维氏硬度仪等手段,研究了Al含量对铸态V-Alx合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:V-Alx合金凝固组织均由V基固溶体及Al2O3粒子组成。Al元素的添加对合金有细化晶粒的作用,随Al含量增加,合金晶粒尺寸减小。当Al元素含量为5at%时,合金抗拉强度达到最大,为236MPa,比纯V提高了12%,这是细晶强化、固溶强化和析出强化的共同结果,此时延伸率相比纯V略有降低。当Al元素含量达到10at%及以上时,Al2O3粒子发生粗化导致合金抗拉强度下降,延伸率急剧下降,合金失去塑性。     

Al含量对铸态V-Alx合金组织和力学性能的影响

V-Al合金膜有着良好的抗氢脆性和高的氢渗透率,有望成为未来取代Pd合金膜的替代材料。V-Al合金的显微组织不仅影响氢分离性能,还将影响强度和塑性成形性能。本研究通过真空非自耗电弧炉熔炼制备了氢分离用V-Alx(x=5,10,20,30,at%,下同)合金。利用扫描电镜/能谱仪、X射线衍射仪及拉伸试验机和维氏硬度仪等手段,研究了Al含量对铸态V-Alx合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:V-Alx合金凝固组织均由V基固溶体及Al2O3粒子组成。Al元素的添加对合金有细化晶粒的作用,随Al含量增加,合金晶粒尺寸减小。当Al元素含量为5at%时,合金抗拉强度达到最大,为236MPa,比纯V提高了12%,这是细晶强化、固溶强化和析出强化的共同结果,此时延伸率相比纯V略有降低。当Al元素含量达到10at%及以上时,Al2O3粒子发生粗化导致合金抗拉强度下降,延伸率急剧下降,合金失去塑性。     

Hf含量对Nb-Si基超高温合金组织的影响

采用真空非自耗电弧熔炼的方法制备了4种名义成分为Nb-22Ti-16Si-3Cr-3Al-x Hf(x=0,2,4,8,at%)的合金,并于1450℃保温50 h进行了均匀化处理,研究Hf含量对Nb-Si基超高温合金电弧熔炼态及热处理后组织的影响。结果表明:不含Hf的合金的组织主要由初生α(Nb,X)5Si3,Nbss枝晶以及2种共晶(即Nbss/α(Nb,X)5Si3和Nbss/γ(Nb,X)5Si3)构成;加入2 at%Hf,促进了初生γ(Nb,X)5Si3的形成并增加了Nbss/γ(Nb,X)5Si3共晶的含量;当Hf含量增加至4 at%和8 at%时,α(Nb,X)5Si3的形成受到完全抑制,合金中的硅化物仅以γ(Nb,X)5Si3的形式存在。经1450℃/50 h热处理后,原电弧熔炼态的Nbss枝晶与典型的共晶组织形貌基本消失,合金的组织均匀分布。对Hf含量为0 at%和2 at%的合金来说,热处理后的相组成没有发生改变,但α(Nb,X)5Si3的含量减少;而对Hf含量为4 at%和8 at%的合金来说,热处理后Cr2Nb Laves相消失,且在后一种合金中还观察到少量棒状的(Nb,X)3Si相。     

粉末冶金制备AlNiCrFexMo0.2CoCu高熵合金及组织和压缩性能的研究

采用粉末冶金法制备了AlNiCrFexMo0.2CoCu(x=0.5、1.0、1.5、2.0)高熵合金,研究了Fe元素对该合金组织和性能的影响.对上述4种合金进行XRD分析,发现当x=0.5、1.0和1.5时,有BCC、FCC和σ相三相组成;当x=2.0时,合金只有BCC和FCC两相;该合金硬度随Fe含量的增加而降低.压缩试验表明,合金断裂强度均超过1100MPa,且具有较好的塑性.     

合金化元素Ti对Laves相Cr_2Nb力学性能及耐蚀性的影响

采用真空非自耗电弧熔炼工艺制备了Cr2Nb-XTi(X=5,10,15,at%)合金,利用光学显微镜(OM),X射线衍射(XRD)仪,扫描电镜(SEM)对电弧熔炼态铸锭的组织进行了研究,探讨了合金化元素Ti的含量对Laves相Cr2Nb力学性能及耐蚀性的影响。结果表明:3种成分的电弧熔炼态合金凝固组织主要由C15-Cr2(Nb,Ti)相和六方的β-(Ti,Nb)以及体心立方结构的β-(Nb,Ti)相组成。在5Ti和10Ti合金冷速较小的铸锭上部凝固组织中出现了亚稳相C14-Cr2(Nb,Ti)。通过对合金力学性能研究表明,随合金化元素Ti含量的增加,Laves相Cr2Nb合金的显微硬度逐渐降低,断裂韧性增大,当Ti含量达到15at%时,合金的断裂韧性达到了3.1 MPa·m1/2,比单相Laves相Cr2Nb提高1倍。另外,对腐蚀性能的测试表明,Ti含量增加材料腐蚀性能下降,但15Ti合金仍表现出良好的耐蚀性。     

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.     

Al_xFeCoNiB_(0.1)高熵合金的微观组织和力学性能

采用真空电弧炉熔炼制备了Al_xFeCoNiB_(0.1)(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B_2(AlNi)/bcc相。当x=0.4,0.5时,合金的组织由枝晶fcc相和枝晶间组织B_2相及(Fe,Co)_2B组成;x=0.8时,枝晶由B_2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,抗压强度先上升后下降,Al含量为0.8时达到峰值,为2243 MPa,适量的Al能提高高熵合金综合力学性能。     

硼对AlFeCoNi高熵合金组织和高温氧化性能的影响

采用真空电弧熔炼炉制备了AlFeCoNiB_x(x=0.00, 0.15, 0.20)高熵合金,并对其微观组织和高温氧化行为进行了研究。结果表明:随B含量的增加,AlFeCoNiB_x(x=0.00, 0.15, 0.20)合金组织从单一的B2结构转变为B2结构+(fcc_1+fcc_2)共晶组织。AlFeCoNiB_x(x=0.00, 0.15, 0.20)合金于900℃高温氧化后,随B含量的增加,合金外层CoFe_2O_4氧化物的厚度增加较快,而内层Al2O3氧化物的厚度基本不变,但当B含量超过0.15%(原子分数)时,氧化膜连续性变差。当B含量为0.15%时,AlFeCoNiB_(0.15)高熵合金的氧化增重最小,氧化膜与合金基体结合良好,抗氧化性最优。     

B对ZM5镁合金凝固组织和硬度的影响

向ZM5镁合金中添加B元素,主要考察了B对合金凝固组织和硬度的影响。结果表明,B对ZM5镁合金具有良好的细化作用。随着B含量的增加,合金的晶粒尺寸逐渐减小。当B含量为0.03%时,ZM5镁合金的平均晶粒尺寸仅为76μm,相比未细化时降低了72.2%。B与Al形成AlB2化合物,其能够作为异质形核核心细化ZM5镁合金晶粒。随着B含量的增加,ZM5镁合金的硬度逐渐增加,当B含量为0.03%时,合金的硬度相比未细化时提高了23.2%。     

CoCrFeNiTiAlx高熵合金的组织演变及其力学性能研究

采用真空电弧炉熔炼法制备了CoCrFeNiTiAl_x高熵合金(x=0、0.25、0.5、0.75、1、1.5、2,x为摩尔比)。研究了Al含量对于CoCrFeNiTiAl_x高熵合金相结构和力学性能的影响。结果表明:CoCrFeNiTi合金为FCC晶体结构。随着Al含量的增加,晶体结构开始向BCC晶体结构转变。CoCrFeNiTiAl_x合金的显微组织为树枝晶组织,枝晶区富含Co、Ni、Ti和Al元素,枝晶间富含Cr和Fe元素。CoCrFeNiTiAl_x展现出优异的室温力学性能,当x=0.5时性能最佳,枝晶区显微硬度为829HV、枝晶间显微硬度为952HV、抗压强度为2.023GPa、弹性模量为21.29GPa。