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。     

低能高通量氦离子辐照下W28Ta28V28Zr8Sc8高熵合金损伤行为研究

采用放电等离子烧结技术制备了W₂₈Ta₂₈V₂₈Zr₈Sc₈高熵合金,研究了高熵合金在低能量、高通量氦离子辐照下的损伤行为。结果表明,在相同He离子辐照参数下,高熵合金表现出比纯W更优异的抗辐照损伤性能。不同He离子能量条件下,高熵合金中出现严重Fuzz结构时的He离子能量阈值远高于纯W。在相同辐照参数下,高熵合金有着明显小于纯W的Fuzz层厚度。W₂₈Ta₂₈V₂₈Zr₈Sc₈高熵合金中不同相区在辐照后表现出不同的表面形貌特点,这与构成相区主要元素的He离子辐照行为有关。通过设计高熵合金的显微组织,可以获得优良的抗辐照材料。     

脉冲磁场处理Fe52Co34Hf7B6Cu1非晶的低温真空退火效应

对Fe₅₂Co₃₄Hf₇B₆Cu₁非晶合金进行了低频磁脉冲处理,研究低温真空退火对磁脉冲处理Fe_52Co₃₄Hf₇B₆Cu₁非晶软磁性能的影响.结果表明,磁脉冲处理导致非晶合金发生纳米晶化,析出晶态相α-Fe（Co）,晶粒尺寸为5-10 nm,形成的纳米晶粒弥散分布于非晶基体的双相纳米合金中.对磁脉冲处理的试样进行低温真空退火,可以进一步优化纳米合金的软磁性能,在100℃退火可以得到最佳的软磁性能.     

Fe85Zr10B5三元非晶合金的非晶形成能力及磁热性能

采用单辊甩带法成功制备了Fe₈₅Zr₁₀B₅非晶合金，并对其非晶形成能力、磁性能和磁热效应进行了研究。结果表明：Fe₈₅Zr₁₀B₅非晶合金具有较大的过冷液相区宽度、γ参数和临界截面厚度，表明其优异的抗晶化热稳定性和非晶形成能力。Fe₈₅Zr₁₀B₅非晶合金在325 K的居里温度(T_c)下表现出3.26 J/(kg·K)的磁熵变峰值(-ΔS_m^peak),高于其他T_c相近的Fe基非晶合金。Arrott曲线和-ΔS_m^peak∝H^0.74的线性关系表明了Fe₈₅Zr₁₀B₅非晶合金典型的二级磁相变行为，这使该合金具有超宽的工作温度区间和较大的磁制冷能力(约546.4 J/kg)。F...     

Fe90-xNb8Zr2Bx(x=10,20)合金的热行为、结构及磁性能

采用单辊快淬法制备两种不同B含量的Fe_90-xNb₈Zr₂B_x(x=10, 20)非晶合金，在各自晶化峰值温度进行1 h的等温热处理得到相应的纳米晶合金。利用同步热分析仪(STA)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)等研究了两种合金的热行为、结构及磁性能，并进行对比分析。结果表明：两种合金快淬态时均处于完全非晶态，两种非晶合金的差示扫描量热(DSC)曲线存在较大差别，低B含量的合金中没有观察到过冷液相区，而在高B含量的合金中观察到过冷液相区。两种合金具有明显不同的晶化过程，低B含量合金的晶化过程分为3个阶段，高B含量合金的晶化过程分为两个阶段。Fe₈₀Nb₈Zr₂B₁₀合金在晶化的第二个阶段获得相对较好的软磁性能。Fe₇₀Nb₈Zr₂B₂₀合金在晶化的第一个阶段获得相对较好的软磁性能。     

TA2/ Co13Cr28Cu31Ni28/ Q235脉冲TIG焊接头组织与性能

针对钢与钛之间因物化性能差异大,焊接过程易产生大量金属间化合物而难以实现可靠连接的问题,依据焊缝金属固溶高熵化思路,选用Co₁₃Cr₂₈Cu₃₁Ni₂₈高熵合金作为中间过渡层对TA2钛和Q235钢进行脉冲钨极氩弧焊,并对Co₁₃Cr₂₈Cu₃₁Ni₂₈高熵合金及接头的组织和性能进行分析研究. 结果表明,Co₁₃Cr₂₈Cu₃₁Ni₂₈主要是双相面心立方结构,分别为富Cu的晶间和晶内面心立方结构,强度和塑性良好;焊接接头两部分焊缝均成形良好,无气孔、裂纹等缺陷,焊缝组织均为简单的固溶体结构,Q235侧焊缝主要为面心立方结构相,TA2侧焊缝主要由简单的体心立方结构和面心立方结构相构成,以体心立方结构相为主;焊接接头抗拉强度为224 MPa,在TA2侧靠近高熵合金的熔合线处断裂,主要由于生成了脆性的Cr₃O₈,断口有较多韧窝和一部分解理面,为混合断裂,表现出一定的韧性断裂特征.     

Al0.5Nb1.5TiV2Zr0.5 难熔高熵合金组织和力学性能

采用真空电弧熔炼制备了Al_0.5Nb_1.5TiV₂Zr_0.5高熵合金,并研究了其微观组织、密度及力学性能。结果表明,Al_0.5Nb_1.5TiV₂Zr_0.5合金由为90.6%(体积分数)的体心立方相和9.4%(体积分数)的C14-Laves第二相组成。合金基体相富含Ti和V,第二相富含Al和Zr。合金的密度为6284 kg/m3,维氏硬度为5197.9 MPa。合金的屈服强度随温度升高而降低,由室温下1082.9 MPa降低到1073 K下的645.0MPa。压缩应变由室温下的27.20%降低到873 K下的14.94%,这与合金中原子间的相互作用力随温度升高而降低有关。在1073 K时合金应变超过50%,表现出良好的塑性而未发生断裂。压缩测试结果表明,合金韧脆转变温度在873～1073 K之间。     

激光熔化沉积成形新型多组元Ni3Al合金的组织与力学性能

设计了一种新型多组元Ni₃Al合金Ni₄₅Co₂₃Fe₉Al₁₁Ti₁₂,并采用激光熔化沉积(LMD)技术成功制备了合金。使用X射线衍射、扫描电镜、万能试验机等研究了沉积态合金的微观组织和室温力学性能。结果表明：LMD制备的Ni₄₅Co₂₃Fe₉Al₁₁Ti₁₂合金的晶粒为沿沉积方向外延生长的粗大柱状晶,晶粒由无侧向分枝的胞状枝晶组成,枝晶内部和枝晶间区域均由网状FCC基体和块状γ′相组成,且枝晶间区域的γ′相尺寸大于晶内。LMD成型的Ni₄₅Co₂₃Fe₉Al₁₁Ti₁₂合金具有良好的室温性能,其屈服强度达到879 MPa,抗拉强度为1160 MPa,断裂伸长率为9.5%,综合力学性能远优于同类合金,其屈服强度的显著提高可能与高密度γ′相...     

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...     

Fe25Co25Pt25B25高熵纳米复相永磁体的组织结构与磁性能

采用液态急冷法制备了高熵Fe₂₅Co₂₅Pt₂₅B₂₅合金,研究了其热处理前后的组织结构及磁性能。结果表明：Fe₂₅Co₂₅Pt₂₅B₂₅高熵合金具有较高的非晶形成能力,液态急冷合金形成了非晶态结构,表现出软磁特性。Fe₂₅Co₂₅Pt₂₅B₂₅高熵非晶合金热处理结晶化过程为：非晶相→非晶相+fcc-(Fe, Co)Pt相→非晶相+fcc-(Fe, Co)Pt+L1₀-(Fe, Co)Pt+(Fe, Co)₂B相→非晶相+L1₀-(Fe, Co)Pt+(Fe, Co)₂B相→L1₀-(Fe, Co)Pt+(Fe, Co)₂B相。经843 K热处理900 s后,Fe₂₅Co     

挤压和热处理对ZM61镁合金组织和性能的影响

研究均匀化、挤压以及热处理对Mg-5.77%Zn-0.94%Mn(ZM61)(质量分数)镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:ZM61铸态组织呈枝晶结构,枝晶间网状的和枝晶内颗粒状的金属间化合物为Mg7Zn3;经(330℃,8 h)+(420℃,2 h)的两级均匀化处理后,化合物绝大部分溶解于基体;两级均匀化处理可大幅降低合金的挤压温度(降低幅度30℃)、减少挤压态组织中的残余流线、提高挤压态合金的伸长率、缩短固溶时间,但并未明显细化挤压态合金的晶粒;对于可时效强化的ZM61变形镁合金来说,晶粒大小对其力学性能的影响不大,起主要强化作用的是时效析出相的类型、尺寸和弥散程度;ZM61在时效过程中主要析出沿[0001]α-Mg的β1′杆状相和平行于(0001)α-Mg的β2′盘状相的析出相,其中β1′杆状相为起主要强化作用的析出相。     

Partitioning and site occupancy of Ta and Mo in Co-base γ/γ′ alloys studied by atom probe tomography

The detailed understanding of solute partitioning and site occupancies of these solutes within the ordered γ′ (L1₂) precipitates holds a key role in the development of cobalt-base γ/γ′ alloys with optimized properties. The present atom probe tomography study utilizes both structural and compositional information to determine the partitioning behavior of transition elements like Ta and Mo between γ matrix and γ′ precipitates and their site occupancy within the γ′ phase. The addition of Ta, which enhances the formation of γ′, to a ternary Co–Al–W alloy with stoichiometric Co₃(Al,W) precipitates, results in the substitution of only the W in the γ′ precipitates to form Co₃(Al, W, Ta) precipitates. Interestingly, Mo, typically considered a γ solid solution strengthener in nickel-base alloys, also partitions strongly to γ′ precipitates when added to the Co–Al–W alloy and displaces only the W atoms. The experimentally observed equal atomic substitution of W by both Ta and Mo, without any change in the Al content within the γ′ precipitates, gives insights into the energetics of relative site substitutions in this ordered compound.     

新型耐高压铸造锡青铜的研制

以ZCuSn3Zn8Pb6Ni1合金为基础,通过添加Fe和Co,开发了耐高压铸造ZCuSn3Zn8Pb6Ni1FeCo合金,研究了Fe和Co对合金组织和性能的影响.结果表明,ZCuSn3Zn8Pb6Ni1FeCo合金显微组织与ZCuSn3Zn8Pb6Ni1的相同之处在于均以α-{ Cu,Sn,Zn }为基体,存在硬脆相δ- Cu10Sn3,Pb以单质形式析出;ZCuSn3Zn8Pb6Ni1FeCo合金中还存在α-Fe和γ-Fe析出相,以及CoCu2Sn 、Fe3Co7、Fe4Zn9等硬质相,这些硬质相和基体之间为共格或半共格关系;ZCuSn3Zn8Pb6Ni1合金铸造组织为典型的枝晶组织,晶粒平均直径约3 mm,抗拉强度为180～230 MPa,而ZCuSn3Zn8Pb6Ni1FeCo合金为等轴晶组织,晶粒平均直径为20～60 μm,抗拉强度为400～450 MPa,伸长率在20%以上;ZCuSn3Zn8Pb6Ni1FeCo合金消除了明显存在于ZCuSn3Zn8Pb6Ni1合金中的Sn的宏观偏析.     

热处理对3D打印制备GH4169合金组织与性能的影响

通过选区激光熔化(SLM)技术三维打印(3D priting)制备了GH4169合金板状试样,并对其进行了热处理。采用三维原子探针技术(3DAP)以及附带原位拉伸功能的扫描电镜(SEM)对热处理前后试样的显微组织及力学性能进行了检测。结果表明,打印态GH4169合金中熔池和晶粒内部均为凝固枝晶组织,合金元素分布均匀。经过热处理后,基体中形成了大量细小γ″相和γ′相;拉伸试验结果显示,3D打印GH4169合金热处理后具有更优的力学性能,这归因于枝晶组织的消失、有害δ相的减少以及大量纳米级γ″相和γ′相在基体中的析出。     

钛合金蜂窝夹层结构钎焊界面的价电子结构分析

对TC1钛合金蜂窝夹层结构试件的钎焊界面组织进行观察、分析确定界面生成相的晶体结构,采用EET理论中BLD方法和平均原子模型,计算分析了钎焊界面价电子结构.从原子间结合力的角度分析了钛合金蜂窝夹层结构钎焊界面的价电子结构,探讨了界面结构与力学性能的本质关系.钎焊过程中界面处生成了六方晶体结构TiNi₃(Cu,Zr)化合物和体心立方结构Ti(Ni,Zr,Cu)相.从原子间成键角度,最大共价电子数和晶格电子数分别反映了晶体的强度和塑性.TiNi₃(Cu,Zr)化合物和Ti(Ni,Zr,Cu)相的最大共价电子数分别为0.055 8和0.303 7,晶格电子分别为0.993 5和1.392 8,而界面处基体的最大共价电子数和晶格电子数分别为0.305 9和1.397 3.因此,与TiNi₃(Cu,Zr)化合物相比,Ti(Ni,Zr,Cu)和钛固溶体晶胞不仅具有较高的强度,还具有相对良好的塑性,而TiNi₃(Cu,Zr)化合物相的存在和连续分布不利于钎焊界面的强度和塑性.     

均匀化处理对ZA35-0.3Zr合金组织及性能的影响

为了探索均匀化处理对ZA35-0.3Zr合金组织和性能的影响规律,通过组织分析、力学性能、电化学性能测试,确定了ZA35-0.3Zr合金均匀化处理的适宜温度和时间。结果表明,ZA35-0.3Zr合金枝晶偏析明显,晶界上Cu富集严重,存在非平衡β相。随着均匀化处理时间增加,ZA35-0.3Zr合金中CuZn5相逐渐消除,β相共析分解程度加大。对合金进行370℃×12h均匀化处理后,晶界处CuZn5相消除,枝晶偏析大大减少,同时非平衡β相基本消除,抗拉强度为306MPa,伸长率为7.35%。在3.5%的NaCl溶液中,开路电位与未均匀化处理合金相比变正,腐蚀电流密度减小了33.1%,耐腐蚀性增强。ZA35-0.3Zr合金适宜的均匀化处理工艺为370℃×12h。     

Precipitation hardening and microstructures of rapidly solidified Mg−Zn−Ca−X alloys

Two quaternary magnesium alloys based on ternary Mg-5wt.%Zn-4wt.%Ca containing either Co(2wt.%) or Zr(0.5wt.%) were rapidly solidified using melt spinning. The nano-scale second phase distribution and thermal stability were studied using TEM, STEM and EDS system. Microhardness measurements conducted in the aged condition have identified that the Mg−Ca−Zn−Co alloy presented a peak value at 150°C followed by a hardness decrease. The Mg−Ca−Zn−Co alloy showed refined quaternary precipitates distributed along the cell boundary and a refined grain structure, yielding higher hardness values than the Mg−Ca−Zn−Zr alloy at all aging temperatures.     

PRECIPITATION BEHAVIOR OF Co PHASES IN B2-ORDERED(Ni,Co)Al COMPOUND

且．工口止OOdllCt1OllThe BZ－ordered NIAI has received considerable attention because oflts pete尬lal forhightemperature applicatlonsll,2]．Its ad皿ntages are high melting temperature,rel幼Ivelylow density ofs．959/cm’and good皿idatlon resistance at high     

TEM study of structural and microstructural characteristics of a precipitate phase in Ni-rich Ni–Ti–Hf and Ni–Ti–Zr shape memory alloys

The precipitates formed after suitable thermal treatments in seven Ni-rich Ni–Ti–Hf and Ni–Ti–Zr high-temperature shape memory alloys have been investigated by conventional and high-resolution transmission electron microscopy. In both ternary systems, the precipitate coarsening kinetics become faster as the Ni and ternary element contents (Hf or Zr) of the bulk alloy are increased, in agreement with the precipitate composition measured by energy-dispersive X-ray microanalysis. The precipitate structure has been found to be the same in both Hf- and Zr-containing ternary alloys, and determined to be a superstructure of the B2 austenite phase, which arises from a recombination of the Hf/Zr and Ti atoms in their sublattice. Two different structural models for the precipitate phase were optimized using density functional theory methods. These calculations indicate that the energetics of the structure are not very sensitive to the atomic configuration of the Ti–Hf/Zr planes, thus significant configurational disorder due to entropic effects can be envisaged at high temperatures. The precipitates are fully coherent with the austenite B2 matrix; however, upon martensitic transformation, they lose some coherency with the B19′ matrix as a result of the transformation shear process in the surrounding matrix. The strain accommodation around the particles is much easier in the Ni–Ti–Zr-containing alloys than in the Ni–Ti–Hf system, which correlates well with the lower transformation strain and stiffness predicted for the Ni–Ti–Zr alloys. The B19′ martensite twinning modes observed in the studied Ni-rich ternary alloys are not changed by the new precipitated phase, being equivalent to those previously reported in Ni-poor ternary alloys.     

Microstructural Evolution in Multiphase NiAl-2.5Ta-7.5Cr Alloy during Annealing at Different Temperatures

研究了NiAl-2.5Ta-7.5Cr合金在不同的退火温度下的组织演变过程,结果表明该合金的铸态组织是由NiAl基底中包含Ta(CrNiAl)2的大晶粒Laves相和一些富含Cr的尺寸在400-500nm的小颗粒组成,其中大晶粒Laves相晶界处存在C14结构相。NiAl中Ta和Cr的浓度分别在~0.6at%和~2.5at%之间。将合金置于1000°C度下退火,有细小的棒状C15结构的Laves相在NiAl中开始弥散析出。而合金经过1200°C度退火2h后,这种颗粒的体积分数增加,同时NiAl基底中Ta的浓度减少到~0.2at%。当退火温度增加到1400°C,NiAl基底中的Laves析出相完全消失。因此,1000-1300°C温度范围内这种Laves相在NiAl基底中的析出,可归因于Ti元素在NiAl固溶后的过度饱和后发生扩散的缘故。