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。     

WC颗粒对激光熔覆FeCoCrNiCu高熵合金涂层组织与硬度的影响

采用CO2横流激光器制备添加WC颗粒的FeCoCrNiCu高熵合金涂层,研究WC含量对涂层的组织结构及硬度的影响.结果表明:不同WC含量的高熵合金涂层均由简单的面心立方结构(FCC)和体心立方结构(BCC)两相组成.随着WC含量的提高,涂层中FCC相含量不断减少,BCC相含量不断增加.WC颗粒在激光熔覆过程中发生溶解并完全溶入FCC相和BCC相中,并未引起复杂碳化物相的生成.不同WC含量的涂层均为树枝晶组织.激光熔覆过程中的快速凝固条件有利于抑制枝晶和枝晶间的成分偏聚.WC含量的提高使枝晶细化,硬度提高.     

AlxCrFeNiCuVTi系高熵合金的组织和力学性能研究

采用真空电弧熔炼制备AlxCrFeNiCuVTi(摩尔比x=0,0.5,1,1.5)高熵合金.利用XRD、SEM和万能材料试验机等方法对该合金进行研究.结果表明:铸态合金由枝晶相,菊花状共晶组织以及枝晶间富Cu相共同组成;随着Al元素的增加,合金的组织结构逐渐由多种bcc相和fcc相共存逐渐变为单一的bcc相,合金硬度和抗压缩性能整体呈上升趋势;Al1CrFeNiCuVTi合金的最高抗压缩强度达到1810.4 MPa,压缩率为23％.     

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)。     

Al含量对Al_xCoCrFeNi系高熵合金组织和耐蚀性能的影响

通过真空电弧熔炼方法制备Al_xCoCrFeNi系高熵合金(HEAs,x=0.5,1.0,1.5,2.0),分析了不同Al含量对合金物相组成和显微组织的影响,同时研究了合金在模拟海水中的耐蚀性能。结果表明:Al_xCoCrFeNi系高熵合金均由简单的FCC或BCC相组成,无脆性金属间化合物相生成;当x=0.5时,合金主要为FCC相;随着Al含量的增加,合金相结构由FCC相向BCC相转变,显微组织由树枝晶向等轴晶转变,并且逐渐细化;Al_xCoCrFeNi系高熵合金的腐蚀是典型的点蚀机制,随Al含量的增加,HEAs在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性变差,主要是由于合金中富Ni、Al的有序BCC相的析出与其余相形成了大量的微观腐蚀电池,使得有序BCC相严重侵蚀。因此,降低Al含量有利于提高Al_xCoCrFeNi系高熵合金的耐蚀性。     

热处理对Al_(0.5)CoCrCuFeNi高熵合金显微组织与硬度的影响

采用水冷铜坩埚真空感应悬浮熔炼制备了多组元高熵合金Al0.5Co Cr Cu Fe Ni,研究了不同热处理工艺对合金的显微组织和硬度的影响规律。结果表明,Al0.5Co Cr Cu Fe Ni高熵合金相结构简单,在铸态下由两种不同成分的FCC相组成,枝晶处为贫Cu的FCC1相,枝晶间为富Cu的FCC2相,显微组织为树枝晶形貌,存在一定的枝晶偏析。合金制备态的硬度为255 HV0.5。合金具有良好的热稳定性,随着热处理温度的升高,合金的相结构和硬度均无太大的变化。冷却方式对合金的显微组织和相结构影响不大,但炉冷后合金的硬度比空冷和水冷时高。     

铬含量对FeNiMnCuCr_x系高熵合金微观结构和电化学性能的影响

采用了X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)和电化学等方法,研究了铬含量对FeNiMnCuCr_x系高熵合金微观结构、显微组织和电化学性能的影响。结果表明:FeNiMnCuCr_x系高熵合金均为简单面心立方(FCC)固溶体结构,并且随着铬的添加,合金相结构由一套FCC相向两套FCC相转变,显微组织由柱状树枝晶向等轴树枝晶转变,并且合金的显微组织发生了一定程度的细化;随着铬的添加,FeNiMnCuCr_x系高熵合金的自腐蚀电流密度呈现先增加后降低的趋势;在x=1时,FeNiMnCuCr_x系高熵合金的自腐蚀电流密度最低,为7.8167×10~(-7) A/cm~2。     

热处理工艺对Al0.5CoCrCuFeNi高熵合金显微组织与硬度的影响

采用水冷铜坩埚真空感应悬浮熔炼制备了多组元高熵合金Al_0.5CoCrCuFeNi,研究了不同热处理工艺对合金的显微组织和硬度的影响规律。结果表明,Al_0.5CoCrCuFeNi高熵合金相结构简单,在铸态下由两种不同成分的FCC相组成,枝晶处为贫Cu的FCC1相,枝晶间为富Cu的FCC2相,显微组织为树枝晶形貌,存在一定的枝晶偏析。合金制备态的硬度为255 HV0.5。合金具有良好的热稳定性,随着热处理温度的升高,合金的相结构和硬度均无太大的变化。冷却方式对合金的显微组织和相结构影响不大,但炉冷后合金的硬度比空冷和水冷时高。     

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。     

AlxCoCrCuFeNi多主元高熵合金的组织与力学性能

采用X射线衍射、扫描电镜和压缩试验等手段,研究了不同条件下AlxCoCrCuFeNi多主元高熵合金的组织与力学性能.结果表明,铸态合金为典型的树枝晶组织,枝晶间存在明显的Cu富集;随着Al含量的增多,FCC相含量减少,BCC相含量增多,从而导致AlxCoCrCuFeNi具有较高的屈服强度,而且塑性应变量超过5.8%.     

焊接过程中Al-Mg-Zn铝合金的微观组织变化

7系Al-Mg-Zn铝合金是广泛应用于高速列车车体的结构材料,本研究的材料为轧制后经过固溶处理并经自然时效的热处理强化板材。列车的焊接制造过程中,由于焊接热源作用改变型材的热处理状态,导致接头区域的力学性能弱化。通过采集焊接试验过程中的热循环曲线,研究7系铝合金焊接接头热影响区的温度变化过程,并根据热循环特征对T4热处理状态的铝合金板材进行热模拟试验,划分热影响区的固溶区和过时效区,并分析热影响区的组织演变和硬度分布规律。结果表明,采用脉冲MIG和激光-MIG复合焊两种焊接方法,在接头的固溶区域均出现软化,但经过100天的自然时效,强度可恢复到母材水平。     

Addition Al and/or Ti Induced Modifi cations of Microstructures,Mechanical Properties,and Corrosion Properties in CoCrFeNi High-Entropy Alloy Coatings

The purpose of this work is to study the influences of Al and/or Ti addition on the microstructures, mechanical properties and corrosion properties of CoCrFeNi-(Al, Ti) high entropy alloy(HEA) coatings. Three coatings, AlCoCrFeNi(Ⅰ), CoCrFeNiTi_(0.5)(Ⅱ) and AlCoCrFeNiTi_(0.5)(Ⅲ), were fabricated by laser cladding successfully. The AlCoCrFeNi(Ⅰ) coating exhibited a simple body-centered cubic(BCC) solid-solution structure, whereas the CoCrFeNiTi_(0.5)(Ⅱ) alloy exhibited a face-centered cubic(FCC) solid-solution and a small amount of Laves phase. The BCC phases in AlCoCrFeNiTi _(0.5)(Ⅲ) coating were characterized as Fe–Cr rich disordered BCC phases(A2) and Al-Ni–Ti-rich ordered BCC phases(L2_1) separately. The AlCoCrFeNiTi_(0.5)(Ⅲ) coating with dual-phase BCC structure showed the optimal performance of both mechanical and corrosion properties, which was superior to BCC-based AlCoCrFeNi(Ⅰ) and FCC-based CoCrFeNiTi_(0.5)(Ⅱ) coatings. Nanoindentation tests and quantitative investigations on the strengthening mechanisms of AlCoCrFeNiTi_(0.5)(Ⅲ) coating were conducted, suggesting that the precipitation strengthening is the dominant strengthening mechanism. In short, the addition of moderate amount of Al and Ti in CoCrFeNi HEA shows potential for the development of a high strength and corrosion-resistant coating.     

超疏水铝合金表面的制备及耦合机理分析

为制备超疏水铝合金表面,采用高速电火花切割技术在铝合金表面加工类水稻叶表面的沟槽结构。通过扫描电子显微镜(SEM)观测材料表面形貌,采用接触角测量仪表征水滴在材料表面的疏水性和黏附性。结果表明： 铝合金表面形成了排列规则的微米级沟槽结构,沟槽突起和底部覆盖着微米级凹坑、突起物和纳米级错层等结构。铝合金试样表面的接触角由加工前的61.24°提高至157.71°,最大达165.36°,实现了材料表面亲水向超疏水的转变。提拉法表明加工的铝合金表面具有高黏附特性。将测得的接触角与CassieBaxter模型计算的理论值进行比较,发现试样表面的超疏水性是微米级和纳米级等复合结构共同耦合作用的结果。铝合金试样表面的多尺度结构不仅提高了材料表面的疏水性能,同时也形成了试样表面的高黏附特性。     

Al-Mg-Zn铝合金焊接接头力学性能研究

高温挤压后经过人工时效处理的热处理强化型材是广泛应用于高速列车车体的结构材料。在列车车体的焊接制造过程中,由于焊接热源作用改变了型材的热处理状态,导致接头区域的力学性能弱化。通过采集焊接试验过程的热循环曲线,研究7系铝合金接头热影响区的温度变化过程,根据热循环曲线特征将热影响区划分为固溶区和过时效区,并分析热影响区的组织演变和硬度分布规律。脉冲MIG和激光-MIG复合焊两种焊接方法在接头的过时效区域都出现软化。     

NiCrAlFe精密电阻合金中的L12有序结构研究

有序结构的形成是决定NiCrAlFe精密电阻合金电学性能的关键因素。本文利用第一性原理赝势平面波方法，计算了合金处于无序固溶体结构和形成L12型有序结构时的结合能、态密度、晶格常数等参数，并利用高分辨透射电子显微镜（HRTEM）对合金进行了结构表征，还测试了固溶态和时效态的电阻率。从结合能来看，该合金形成L12有序结构时比无序固溶体更加稳定；态密度以及部分态密度计算结果则表明，在L12有序结构中，Ni、Cr、Al、Fe会强烈成键而使得整个合金体系变得稳定；HRTEM分析结果证明固溶态合金经过和时效处理后出现了L12有序结构，而且该有序结构的晶格常数与计算值基本一致。对比无序固溶体与L12型有序结构费米能级处的态密度值发现，当形成L12有序结构时合金的导电能力较无序固溶体下降，电阻率升高，与实际测试结果吻合。     

锂电池铝合金外壳级进模设计

分析了一种锂电池铝合金外壳端口冲裁生产工艺，并设计了一套完成它的级进冲裁模具。该模具结构较为简单，加工质量好，生产率高，对同类产品乃至相同工艺的各种电子电器产品的加工具有参考价值。     

微量氢对电子束焊接TA15钛合金疲劳寿命的影响

对TA15钛合金电子束焊接试样进行充氢,研究了充氢对显微组织形态的影响,并对微量氢对TA15疲劳寿命影响进行考察。显微组织研究表明:充氢量低于0.105%(质量分数)时,氢以固溶态存在于合金中,并未形成氢化物。疲劳试验结果表明:随充氢量的增加,疲劳寿命大幅下降;这是由于微量氢的存在降低了TA15合金的韧性,固溶氢增加了疲劳裂纹的扩展速率,且氢通过影响裂纹尖端的性能加速疲劳裂纹扩展。焊缝区马氏体束呈团状结晶,且以团为单位统一变形,导致断口上呈团簇形态;且氢对马氏体团疲劳扩展中的行为有一定影响。     

Superhydrophobic aluminum alloy surface with excellent universality,corrosion resistance,and antifouling performance prepared without prepolishing

It is urgently necessary to seek more simple and effective methods to construct superhydrophobic metal surfaces to improve the corrosion resistance and antifouling performance. Herein, a facile method for fabricating superhydrophobic aluminum alloy surface is developed via boiling water treatment and stearic acid modification. It is noteworthy that no prepolishing on aluminum alloy is required and no caustic reagents and typical equipments are used during the preparation procedure. Therefore, the fabrication method is quite a simple and environment-friendly technique. Both micro- and nano-scaled binary structure forms at the resultant aluminum alloy surface while long alkyl chains are grafted onto the rough aluminum alloy surface chemically. Consequently, the resultant aluminum alloy exhibits outstanding superhydrophobicity. More importantly, the superhydrophobicity has excellent universality, diversity, stability, excellent corrosion resistance, and antifouling performance. The facile preparation, excellent superhydrophobic durability, and outstanding performance are quite in favor of the practical application.     

Alloying behavior and characterization of (CoCrFeNiMn)90M10 (M=Al,Hf) high-entropy materials fabricated by mechanical alloying

The alloying behavior and microstructures of the (CoCrFeNiMn)₉₀M₁₀ (M=Al, Hf) high-entropy alloy (HEA) powders fabricated by mechanical alloying were studied. The CoCrFeNiMn)₉₀Al₁₀ powders have duplex solid-solution structures. In contrast, nanocrystalline HfNi₃ anchoring in amorphous structures is found in the (CoCrFeNiMn)₉₀Hf₁₀ powders. The (CoCrFeNiMn)₉₀Al₁₀ powders show better ferromagnetic behaviors, mainly explained by the facilitated motion of the magnetic domain induced by the coherent interface between duplex phases. Combined with our previous work, the rules of forming solid-solution and amorphous phase in as-milled HEA powders are preliminarily proposed. It is found that, compared with the as-cast HEA reported previously, the variation range of mixing enthalpy with atomic size difference of the solid-solution formed in as-milled HEA powders is broader. Moreover, the variation ranges between mixing enthalpy and entropy with atomic size difference of the amorphous phase in HEA powder become wider than those of high-entropy bulk metallic glass.     

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。