高熵合金涂层的研究进展

高熵合金涂层由于具有优于块体高熵合金和传统金属涂层的综合性能,在航空航天、核反应堆等极端服役环境下表现出了巨大的应用潜力。涂层低维形态产生的尺寸效应与高熵合金独特的多主元特征效应相耦合,使高熵合金涂层具有成分均匀、组织致密、结构稳定、性能优异等特点。概述了近年来高熵合金涂层的主要制备技术,简述了不同制备方法的原理、优势及工艺参数对涂层组织性能的影响。探讨了高熵合金中主要组元元素的作用、相结构的调控准则、多相转变行为等微观组织结构的特征与影响机制。论述了高熵合金涂层的服役性能特点,包括力学性能、抗氧化、耐腐蚀、抗辐照及耐磨损性能,并分析了成分/工艺-组织-性能的关联及相关作用机理。最后,总结了目前研究工作中存在的关键科学难题与挑战,对高熵合金涂层的研究方向与应用前景进行了展望。     

退火对激光熔覆CoCrFeNiW0.6高熵合金涂层组织与性能的影响

目的 通过对激光熔覆CoCrFeNiW0.6高熵合金涂层进行退火处理,使涂层性能得到进一步提高。方法 采用RFL–C1000光纤激光器在45钢表面制备CoCrFeNiW0.6高熵合金涂层,通过SXL–1200管式电阻炉在不同温度下(600、800、1 000 ℃)对高熵合金涂层进行退火处理,保温时间为2 h,冷却方式为随炉冷却。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、摩擦磨损试验机等对熔覆层的微观组织、显微硬度和摩擦磨损性能进行分析和测试。结果 CoCrFeNiW0.6高熵合金涂层由FCC相和μ相(Fe7W6)组成,经过不同温度退火处理后,涂层未析出新的相,μ相衍射峰强度呈先减小后增大的趋势;涂层组织经高温退火(800 ℃、1 000 ℃,2 h)后发生了明显的改变,经800 ℃/2 h退火处理后,枝晶间析出了大量μ相沉淀,经1 000 ℃/2 h退火处理后晶界开始出现断裂分解,晶粒内部和晶界部位析出了大量的富W颗粒相(μ 相)。经1 000 ℃/2 h退火处理后,熔覆层具有较高的平均显微硬度,为475.68HV0.3,相较于未经退火处理的熔覆层,其硬度提高了约45%;经600 ℃/2 h退火处理后,涂层的平均摩擦因数最低,约为0.226,磨损量最小,与未经退火处理的涂层相比,其磨损量降低了约28%。退火温度的升高并未使磨损机制发生明显改变,主要为磨粒磨损。结论 高温退火处理可以促进μ相的生成;经退火后,CoCrFeNiW0.6高熵合金涂层的硬度得到显著提高,改善了涂层的摩擦磨损性能,强化机制为固溶强化和第二相强化。     

激光熔覆FeCoCrNiNb高熵合金涂层组织及力学性能

采用激光熔覆技术在304不锈钢表面制备了FeCoCrNi、FeCoCrNiNb等摩尔比高熵合金熔覆层,研究了Nb元素对熔覆层组织及性能的影响。采用XRD、SEM、EDS、纳米压痕测试和干滑动摩擦磨损实验等方法,详细分析了2种高熵合金熔覆层的相组成、组织演变、纳米硬度及耐磨性能。结果表明：FeCoCrNiNb高熵合金熔覆层相组成为fcc固溶体及富Nb-Laves相。FeCoCrNiNb熔覆层的纳米硬度(H)、弹性模量(E)、H/E和H³/E²分别为6.066 GPa、231.54 GPa、0.0262和0.0042,远高于FeCoCr Ni熔覆层的3.456 GPa、209.48 GPa、0.0165和0.000 94。随着纳米硬度的增加,FeCoCrNiNb熔覆层的摩擦系数和比磨损率也随之降低,分别为0.519和2.54×10^-6mm³/(N·m)。综上所述,FeCoCrNiNb高熵合金熔覆层具有良好的纳米硬度和耐磨性。     

退火对液氮轧制CrCoNi中熵合金组织与性能的影响

针对CrCoNi中熵合金具有优异的液氮性能,但其液氮轧制后塑性较差（<8%）所带来的难加工问题,以电弧熔炼铸态CrCoNi中熵合金为研究对象,在液氮（77 K）下对CrCoNi合金进行3道次轧制变形,总变形量为50%。随后,在650、700、800℃下保温30min进行退火。结果表明,CrCoNi中熵合金经过液氮轧制及随后退火,未发生物相结构改变。退火后,变形晶粒发生再结晶而细化,并产生∑3退火孪晶。随退火温度的升高,再结晶程度增加,延伸率提高。通过液氮轧制与中温短时间退火进行性能调控,可获得强度与韧性匹配的性能,并提高了热处理工艺效率。     

FCC/L12共格高熵合金Al0.1CoCrFeNiTi0.1热压缩PLC变形行为

采用真空感应熔炼(VIM)方法,结合特定的热处理工艺,制备具有FCC/L1₂两相共格的Al_0.1CoCrFeNiTi_0.1高熵合金,在宽温度(298K-973K)内进行系统的准静态单轴恒温压缩试验。使用SEM和XRD测试方法对高熵合金微观结构形貌进行观察;根据热力学和晶体学理论计算FCC固溶体相和L1₂相纳米沉淀相的晶格参数和热力学参数,并解释其形成原因;通过Image j图像处理软件自动统计L1₂相在晶内和晶界处的尺寸、间距以及体积分数。结果表明：L1₂相与FCC相晶格常数和晶面间距的比值分别约为1.008和0.605;该高熵合金的平均原子半径 ;平均混合熵 ;平均混合焓 ;价电子浓度 ;由EDS能谱分析得到L1₂沉淀相粒子化学式为 ;在热压缩变形过程中,在同一温度下的初始应变阶段,随着应变的增大,PLC锯齿屈服强化现象的A型锯齿波逐渐消失;而当温度大于873K,应变大于0.213时,则有B型锯齿波出现。这主要与合金各阶段的变形机制有关。     

稀土Ce共溅射沉积(AlCrNbTiVCe)N涂层的高温摩擦学性能

研究了稀土Ce与AlCrNbTiV高熵合金磁控共溅射(AlCrNbTiVCe)N涂层500℃下的摩擦学性能。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)表征涂层的表面形貌、成分、物相和价态。通过纳米压痕仪、球盘式摩擦磨损试验机和白光干涉三维形貌仪测试涂层的力学性能和摩擦学性能。结果表明采用磁控溅射技术可以制备出性能良好的(AlCrNbTiVCe)N涂层,Ce的引入改善了涂层微观组织和结构,增强了涂层的硬度,提高了涂层的抗塑性变形能力和抗弹性变形能力,进而使涂层具有良好的摩擦磨损性能。在室温下(AlCrNbTiVCe)N涂层的摩擦因数和磨损率与未含Ce的(AlCrNbTiV)N涂层相比均显著降低,其磨损机制为轻微的磨粒磨损和粘着磨损;在500℃下(AlCrNbTiVCe)N涂层具有比室温下更低的摩擦因数,其磨损机制以氧化磨损为主,这是由于涂层表面存在CeO₂,起到了改善涂层摩擦性能的作用。在磁控溅射工艺中引入Ce元素,可以获得摩擦学性能优良的(AlCrNbTiVCe)N涂层。     

富CoCr含量CoCrNiAlTi中熵合金的高温强韧化行为及微观机制

本工作研究了富CoCr含量的CoCrNi基中熵合金的高温力学性能及其变形机制。研究发现,经过热锻以及时效热处理,成分为Co_33.3Cr_30.6Ni_26.1Al₅Ti₅ (at%)中熵合金在600～800℃的温度范围内具有优异的瞬时拉伸性能。特别是,在700℃条件下出现反常屈服,屈服强度高达为944 MPa,拉伸塑性为16%,优于大多数镍基以及钴基高温合金。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和三维原子探针(3D-APT)等手段,发现高体积分数的多主元γ′[(Ni,Co,Cr)₃(Al,Ti)]相的有序强化以及晶界处生成的多主元富(Co,Cr)面心立方相(fcc)结构相引起的晶界强化是该合金在高温条件下实现强韧化的主要因素。     

Equity and Efficiency in Spatial Distribution of Basic Public Health Facilities: A Case Study from Nanjing Metropolitan Area

The article assesses the equity and efficiency of spatial distribution of basic public health service facilities in the metropolitan area of Nanjing. The results show that the spatial distribution of public health service facilities is generally in disequilibrium within the Nanjing metropolitan area. In particular, it demonstrates a significant variation in spatial distribution across districts. Districts located in the central parts have a relatively higher level of equity and efficiency and show positive spatial correlations amongst themselves. However, equity and efficiency differ in urban fringes and rural areas.     

英国乡村规划空间尺度的经验与启示

英国拥有完善的城乡规划体系,关于乡村规划空间尺度的研究成果与实践经验非常丰富。文章从英国乡村问题与规划尺度之关系出发,系统梳理了英国乡村规划发展演变的几个阶段和几种类型,总结了英国乡村规划空间尺度的特征,一是乡村问题有多个层次,二是乡村问题的空间尺度决定了规划尺度,三是英国乡村规划已经形成体系。通过分析中英乡村问题的共同特征,得出英国经验对我国乡村规划的参考和启示,建议扩大乡村规划的对象,扩大乡村规划作为区域规划的特征,深入分解乡村问题、制定规划目标,以及依据乡村问题尺度选择合适的规划尺度,以解决目前我国乡村规划的困境。     

软土地区基坑对周边环境影响空间效应分析

软土地区基坑开挖引起的变形具有明显的空间效应,为了进一步研究开挖引起周边地面及建构筑物变形的特性,结合对温州某大型深基坑工程的监测,从垂直于基坑围护墙以及平行于围护墙两个方向,对基坑外地面道路以及建筑物的沉降和裂缝情况进行了监测分析,总结了开挖引起基坑外地表沉降的分布特性,分析发现：基坑边角对围护墙变形以及地表沉降具有明显限制作用;在垂直于基坑方向上,处在沉降主要影响区2H_e范围内,建筑物均具有明显的差异沉降,最大角变量达到1/1300;平行基坑方向距离边角（0.4~1.2）H_e（最大开挖深度）范围观测到纵向裂缝,沉降变化率较大,可能破坏道路或建构筑物;此外,桩基础的建筑物总沉降以及差异沉降均明显小于条形基础建筑。