多主元难熔高熵合金的研究进展

近年来,高熵合金(HEAs)因其新颖的设计理念和优异的综合力学性能成为了新材料领域的研究热点之一。作为HEAs一个重要分支的难熔高熵合金（RHEAs）由于将高熔点难熔元素作为主要合金成分而具有优异的高温抗软化性能。难熔高熵合金在高温下具有良好的相稳定性,有望成为新型高温结构材料。相比于传统的高温合金,难熔高熵合金的成分范围更广,密度区间更大,抗氧化性也更好。在过去的十余年中,难熔高熵合金的研究已经取得了很大进展。许多合金和合金体系都已经进行了广泛的测试和表征,包括力学性能和氧化行为等方面,有关固溶强化、变形机制和氧化行为的新模型也正在出现并不断完善。计算机构建模型和模拟计算也逐渐应用于难熔高熵合金的研究,促进了难熔高熵合金的开发和发展。主要介绍了难熔高熵合金的成分设计,对比分析了其制备工艺和相组成,并讨论了其室温和高温时的力学性能及高温抗氧化性。最后总结了难熔高熵合金研究目前存在的问题和瓶颈,并对未来研究方向提出了建议。     

Bridgman法制备塑性钛基轻质非晶复合材料

通过Bridgman定向凝固法成功制备了内生枝晶增塑的轻质钛基非晶复合材料. 与传统的Cu模吸铸法相比, Bridgman法有效消除了铸态组织中的孔洞, 得到了更均匀的微观组织, 且能通过调节抽拉速度来控制枝晶相的尺寸和分布, 进而优化其力学性能. 当抽拉速度为1.4 mm/s时, 合金压缩屈服强度、断裂强度和断裂塑性分别达到1956 MPa, 2706 MPa和18.0%, 且有明显的加工硬化现象. 进一步讨论了枝晶跨越长度$L$和枝晶间距$S$与力学性能的关系, 发现L在约40 μm时对材料的塑性贡献最大.     

密排六方结构高熵合金研究进展

高熵合金自问世以来,因其性能独特很快就引起了广大学者的兴趣。对高熵合金的定义,现在大家普遍认为的是由5种及5种以上的主要元素以等摩尔比或近似等摩尔比构成,且每种元素占总成分的5%~35%。对配置熵、混合焓、原子半径差、价电子浓度等物相参数进行计算,并结合CALPHAD相图模拟和第一性原理密度泛函理论(DFT)以及AIMD模拟,可用来初步预测高熵合金的相结构。目前,主要有面心立方(FCC)、体心立方(BCC)和密排六方结构(HCP)3大类固溶体高熵合金,其中HCP高熵合金鲜见,主要为稀土元素类和贵金属元素类HCP高熵合金。近几年研究发现FCC高熵合金通过特殊的处理方式(如高压)也可转变成HCP高熵合金。对HCP高熵合金的结构、相形成规律以及性能进行了综述,并讨论了其未来发展趋势。     

钛合金六方马氏体α′的特殊金相腐蚀行为及机理

六方马氏体α′具有特殊金相腐蚀行为,即:部分晶粒内部组织经腐蚀后无明显对比度,而部分晶粒腐蚀特征较明显,其内部细长的α′相呈十字正交排列。本工作基于OM、AFM、EBSD等手段,分析了钛合金六方马氏体α′金相腐蚀行为的内在机理。研究发现:原始β相淬火析出α′时具有3组正交析出方向,若金相观察面同某一晶粒中3组正交析出方向的任意1组平行或近似平行,则该组α′片必为十字正交排列或平行排列。此时,α′片同金相观察面垂直,界面纵深大,腐蚀深度大,故呈现深腐蚀特征。对于给定晶粒,2种排列方式可同时存在,故整体呈现正交排列方式。     

一种锆基大块非晶在退火后的室温压缩变形(英文)

处于不同弛豫状态的Zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10大块非晶的热力学参数(Tg,Tx,andΔTx=Tx-Tg)通过差示扫描量热仪(DSC)进行了测量,结果显示处于不同弛豫状态的Zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10大块非晶的室温塑性与自由体积没有直接的关系。     

Au@TiO2纳米管阵列的制备及光催化性能

利用一种简单易行、可控的方法制备了均匀的Au@TiO₂纳米管阵列。首先在室温下通过阳极氧化的方法形成TiO₂纳米管,再在氧化后的TiO₂纳米管上用磁控溅射沉积不同厚度的Au膜,最后将沉积Au膜后的TiO₂纳米管在空气中450℃退火2h。热处理过程导致了Au向TiO₂纳米管的扩散,在纳米管表面形成了Au“岛”包裹的Au@TiO₂纳米管。对制备的Au@TiO₂纳米管的微观结构利用了扫描电子显微镜、能谱、X射线衍射和透射电子显微镜进行表征。并且用光电流、紫外可见光光漫反射光谱、荧光光谱和降解亚甲基蓝溶液的方法分析测量了Au@TiO₂纳米管的光电性能及光催化性能。结果表明：当可见光照射含Au@TiO₂纳米管催化剂的亚甲基蓝水溶液时,其光催化性能远远高于纯TiO₂纳米管,这是由于Au颗粒表面等离子体共振效应（LSPR）增加了电子-空穴对的分离并且延缓了其重组所致。     

不完全再结晶Fe40Mn10Cr25Ni25高熵合金的室温及低温力学性能

采用冷轧和退火热处理工艺制备了不完全再结晶结构的Fe40Mn10Cr25Ni25高熵合金,分析了合金的室温(298 K)及低温(77 K)拉伸时的力学性能.结果表明,合金具有优良的室温及低温力学性能,合金在低温拉伸时强度和塑性均得到了提高,其室温强度和断后伸长率分别为880 MPa和18％,低温强度和断后伸长率分别为1...     

多应变率下Ti-811钛合金针状组织压缩变形及断裂机制

采用Instron力学试验机及分离式Hopkinson压杆系统,分别对Ti-811钛合金针状组织进行静、动态压缩实验,以研究其不同应变率下的变形及断裂机制。结果表明:随应变率升高,针状组织屈服强度依次呈现正-负-正的应变速率敏感性,其内在原因是位错滑移机制和孪生变形机制的相互竞争。针状组织在静态和动态加载下的断裂机制明显不同,分别呈现为双剪切及单剪切断裂模式。动态加载试样端面部位可形成连续锯齿形金属屑,这是由高速变形过程中主剪切带两侧金属的剧烈错动被入射杆与透射杆遏制所导致。     

CrFeNi中熵合金在宽温域拉伸条件下的力学行为与变形本构方程

系统地研究了单相fcc结构等原子比CrFeNi中熵合金在应变速率10-3～1800 s^-1,变形温度77～1073 K的拉伸力学行为。结果表明,在准静态应变速率(10-3 s^-1)下,随着变形温度从1073 K降低到77 K,该合金的屈服应力从125 MPa提高到415 MPa,同时均匀延伸率由2%提高到82%。在673 K拉伸时材料表现出反常的均匀延伸率,这与变形过程中发生了动态应变时效相关。在恒定温度77 K下,随着应变速率从10-3 s^-1提高到1800 s^-1,合金的强度显著提高,屈服应力从415 MPa提高到595 MPa,同时均匀延伸率保持不变,在1800 s^-1应变速率下仍可保持在68%。基于经典的ZA模型,构建了屈服应力-温度/应变速率之间的本构关系,结果表明,ZA模型可以很好地拟合和预测CrFeNi中熵合金在不同温度和应变速率下的屈服应力。基于实验结果,通过回归分析和约束优化建立了2种唯象本构模型(JC模型和KHL模型)和3种基于物理基础的本构模型(PB模型、...     

固溶温度对K424合金显微组织与力学性能的影响

对K424合金进行不同温度的固溶处理((1200～1240)℃×4 h+空冷)。对固溶后的合金进行975℃/196 MPa条件下的高温持久试验和室温拉伸试验,并对其显微组织进行表征。结果表明,K424合金在1220、1230和1240℃完全固溶并重新析出均匀、细小且立方度较高的γ′相。相较于(1200～1210)℃×4 h不完全固溶处理,经(1220～1240)℃×4 h完全固溶处理后K424合金的持久寿命明显提高,但室温强度和塑性略低,经1220℃×4 h固溶处理后,K424合金的持久寿命最高,达到97.8 h,是最优固溶处理工艺。不规则的大尺寸γ′相钉扎合金晶界以及阻碍晶内位错滑移,是不完全固溶处理后K424合金室温强度和塑性略高的原因。较高的错配度和立方度、共晶基本溶解以及较高的γ′相体积分数是1220℃×4 h固溶处理后K424合金持久寿命最高的主要原因。