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。     

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。     

均匀化工艺对GH5188合金组织及力学性能的影响

利用JMatPro软件、金相显微镜、扫描电镜、能谱分析以及高温拉伸、高温压缩试验等方法,分析GH5188合金铸锭的溶质元素偏析规律、均匀化热处理过程的微观组织演变规律及均匀化过程对GH5188合金力学性能的影响。研究表明,GH5188合金的主要析出相为M₆C和M₂₃C₆,合金中的主要正偏析元素为W和Cr,负偏析元素为Ni和Co。采取1200℃×72 h的均匀化工艺,可以有效消除原始铸态块状析出相,消除W、Cr、Ni、Co等元素偏析,达到最合适的均匀效果。均匀化热处理后,GH5188合金的力学性能得到了提升,在1180℃拉伸、压缩条件下,抗拉强度达到158 MPa,变形抗力为244.29 MPa。     

热处理温度对Ti0.5Zr1.5NbTa0.5Sn0.2高熵合金组织结构与力学性能的影响

制备了一种中等密度(约8.0 g/cm³)的难熔高熵合金Ti_0.5Zr_1.5NbTa_0.5Sn_0.2(摩尔比),系统研究了热处理温度对合金组织结构和力学性能的影响。结果表明:铸态Ti_0.5Zr_1.5NbTa_0.5Sn_0.2合金组织为富Zr和富Ta bcc相以及晶内的板条状Zr₅Sn₃。随着热处理温度升高,富Ta bcc相体积分数逐渐减少,Zr₅Sn₃体积分数先增加后减少。当热处理温度为1400℃时,样品呈现近单相bcc结构。准静态条件下,系列样品均具有良好的压缩塑性变形能力;随着热处理温度的提高,合金屈服强度逐渐上升,1400℃热处理样品的屈服强度为1749 MPa。动态变形时,合金表现出明显的应变率强化效应,屈服强度显著增加,1400℃热处理样品的屈服强度达到2750 MPa,塑性变形量有所下降。强度随...     

真空烧结制备90W-Ni-Fe高密度钨合金的性能与显微结构

采用真空烧结法制备90W-7Ni-3Fe高密度钨合金,通过材料试验机、SEM、XRD等表征了材料的性能与显微结构。结果表明:钨合金的相对密度、强度、塑性均随烧结温度升高先上升后下降,1 440℃烧结试样的性能最佳,其相对密度、抗弯强度、抗拉强度、伸长率和断面收缩率分别为99.2%、1 920.5 MPa、1 086.7 MPa、22.8%和24.4%。钨合金单纯由体心立方的钨相和面心立方的Fe3Ni2固溶体相组成,未出现其他杂质相。在1 360~1 460℃的烧结温度范围内,随温度的升高,钨合金断裂形态依次发生以下转变:沿晶脆性断裂、穿晶脆性断裂、韧窝韧性断裂、粘接相撕裂韧性断裂和穿晶脆性断裂。     

CoCrNiFeMn结合cBN复合材料的合成与表征

本文以Co、Cr、Ni、Fe、Mn粉为原料,采用机械合金化制备高熵合金(HEA)粉末(CoCrNiFeMn),与立方氮化硼(cBN)微粉混合后采用放电等离子烧结技术(SPS)制备了cBN体积分数为10%～30%的CoCrNiFeMn结合cBN复合材料,分析了烧结温度和cBN含量对复合材料的物相结构、微观组织及抗弯强度的影响。结果表明：烧结温度和cBN含量对复合材料的物相结构的影响不大,复合材料的主相为fcc-CoCrNiFeMn相和cBN,还有少量的Cr₃Ni₂和MnFe₂O₄金属间化合物。在cBN体积分数为10%、烧结温度为1 000℃时,复合烧结体的抗弯强度最高,为1 500 MPa。CoCrNiFeMn与cBN颗粒的结合状态较好,随着烧结温度提高会在cBN颗粒表面形成结合层。     

Microstructure and Properties of Al0.4FeCrNiCo1.5Ti0.3 High Entropy Alloy Prepared by MA-HP Technique

采用机械合金化-真空热压烧结(MA-HP)法制备了Al0.4FeCrNi Co1.5Ti0.3高熵合金。利用XRD、SEM和力学压缩试验机分析Al0.4FeCrNiCo1.5Ti0.3合金的微观组织、相转变以及力学性能。结果表明:经高能球磨10 h,合金中形成了简单固溶体fcc和bcc相,而经过热压烧结的Al0.4Fe Cr Ni Co1.5Ti0.3合金以单一fcc相及2种bcc相(bcc1、bcc2)组成。热压烧结Al0.4Fe Cr Ni Co1.5Ti0.3合金致密度达99.48%,其微观硬度(HV),屈服强度、断裂强度、压缩率分别达到725 MPa,2.13 GPa,2.54 GPa,20.1%,合金优异的力学性能主要是因为合金的固溶强化;断裂模式为解理断裂及塑性断裂的混合机制。     

Ti对富Fe非等原子比高熵合金组织与性能的影响

在各元素成相作用和降低成本的基础上，利用机械球磨与放电等离子烧结的方法成功制备了一种富铁非等原子比Fe₄₅Cr₁₅Co₁₀Ni₃₀高熵合金。在该合金中通过降低Co和Ni的方式引入Ti元素，并研究了Ti的含量对合金力学性能的影响。结果表明：与Fe₄₅Cr₁₅Co₁₀Ni₃₀合金相比，含Ti的高熵合金出现了富Ti的BCC相；随着Ti含量的增加，FeCrCoNiTi高熵合金的微观组织发生了变化，富Ti的BCC相颗粒变得细小，相的形貌与分布也出现了变化，导致合金的硬度、屈服强度和抗拉强度先升高后降低，应变率逐渐降低，其中Fe₄₅Cr₁₅Co₆Ni₂₆Ti₈合金的综合性能最好，硬度为(404.2±6.3) HV0.3,屈服强度与抗压强度分别达到最高的(1036±12) MPa和(1883±10) MPa,应变率也维...     

放电等离子烧结CuIn5合金的工艺优化

采用正交试验法确定了CuIn₅合金放电等离子烧结(SPS)的最佳工艺参数,研究了烧结温度、烧结时间、烧结压力对CuIn₅合金的致密度、硬度和导电性能的影响。结果表明:影响CuIn₅合金致密度和硬度的主要因素均为烧结温度,其次为烧结压力,烧结时间的影响最小;影响CuIn₅合金电导率的主要因素为烧结温度,其次为烧结时间和烧结压力。利用SPS技术制备CuIn₅合金的最佳工艺为烧结温度850 ℃,烧结时间5 min,烧结压力50 MPa。采用最佳工艺制备的CuIn₅合金组织均匀致密,In固溶于Cu中形成固溶体,其晶格常数为0.362 865 nm,晶格畸变率为0.38%,致密度为99.56%,显微硬度为136.3 HV0.1,导电率为37.86%IACS。     

热处理温度对Co50Fe25Nb15B10非晶合金组织结构的影响

本文以Co₅₀Fe₂₅Nb₁₅B₁₀非晶合金为研究对象,利用DSC、XRD、TEM等检测手段,研究了热处理温度对Co₅₀Fe₂₅Nb₁₅B₁₀合金晶化和析出相的影响,并计算了不同升温速率下的特征温度、晶化激活能等动力学参数。结果表明：Co基非晶合金第一晶化峰值激活能E_p1要大于初始晶化激活能E_x,易获得非晶与纳米晶相互共存的结构。合金热处理后的晶化相为Co₂B和(Fe, Co)₂₁Nb₂B₆相,且在不同温度下发生了不同程度的晶化。当退火温度达到900℃时,合金会发生再结晶,晶粒细化,平均晶粒尺寸为18.1 nm。     

放电等离子烧结制备低密度AlTiCrNiCu高熵合金及其组织性能研究

采用机械合金化和放电等离子烧结工艺制备了低密度AlTiCrNiCu高熵合金材料,重点研究了球磨时间对各元素粉末的合金化过程及烧结温度(950 ~ 1050 ℃)对高熵合金组织及力学性能的影响。结果表明：高熵合金粉末为单相BCC结构,随着球磨时间的增加,粉末粒径先变大后变小,其最终平均粒径大约为20 μm。高熵合金块体材料的相结构为BCC1(基体相)+BCC2(富Cr相)+FCC(富Cu相),密度为6.22 ~ 6.30 g/cm_³。烧结温度的升高,有利于高熵合金粉末的冶金结合,促进了高熵合金块材料的致密化。当烧结温度为1050 ℃时,AlTiCrNiCu高熵合金具有良好的综合力学性能,其屈服强度、压缩强度、塑性和显微硬度分别为1410 MPa,2000 MPa,9.13%和524 HV。分析认为高的烧结温度为各元素原子间的充分扩散提供了足够的能量。然而,TEM分析表明,高的烧结温度也促进了弥散的FCC富Cu相在晶界的聚集长大。     

基于正交试验和BP神经网络的Ti(C,N)基金属陶瓷成分及性能研究

本文针对真空烧结气氛下制备的Ti(C,N)基金属陶瓷,借助正交试验方法探究了黏结金属Co+Ni含量及Co/Ni比例、钨钼碳化物添加量及WC/Mo₂C比例、Ti(C,N)含量和钛钨固溶体添加比例等因素对金属陶瓷性能的影响。通过极差分析法确定了各因素对金属陶瓷性能的影响权重。研究表明黏结金属Co+Ni含量是影响金属陶瓷硬度的最主要因素,其次是黏结金属Co/Ni比例和钨钼碳化物添加量。黏结金属Co+Ni含量也是影响金属陶瓷断裂韧性的最主要因素。随后以正交试验的数据建立了BP神经网络预测模型,结合补充试验和模型修正获得了最优试验硬度HRA为91.6、断裂韧性K_IC为10.03 MPa·m^1/2,预测了Ti(C,N)基金属陶瓷最优成分组合下的HRA-K_IC(MPa·m^1/2)函数关系为：HRA=-0.71K_IC+98.5,同时还获得了在最佳硬度-断裂韧性组合下Ti(C,N)基金属陶瓷黏结金属Co+Ni含量、Co/Ni比例、钨钼碳化物添加量和WC/Mo₂     

自保护药芯焊丝明弧堆焊Fe-Cr-C-B-W合金的组织及性能

采用自保护药芯焊丝明弧堆焊技术制备五组不同钨含量的Fe-Cr-C-B-W合金. 借助金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计和磨损试验机分析堆焊合金的组织及性能. 结果表明,合金的显微组织由马氏体、残余奥氏体、M₇(C,B)₃,M₃(C,B),Fe₃W₃C和WC组成. 大部分钨元素被迁移到晶界生成了比WC稳定性更好的Fe₃W₃C缺碳复合相,堆焊层中没有典型的初生WC硬质相颗粒生成. 随着钨添加量的增多,共晶硬质相M₇(C,B)₃,M₃(C,B)和Fe₃W₃C随之增多,间距减小,呈连续网状均匀分布. 当钨的添加量为12%时,堆焊层的耐磨性达到最佳.     

一种镍基单晶高温合金的恒温氧化行为

通过静态增重法对一种镍基单晶高温合金在900℃和1000℃的恒温氧化行为进行了测定,并利用X射线衍射和扫描电镜对氧化产物进行了分析。结果表明,该合金在900℃和1000℃均为完全抗氧化级,900℃的氧化速率明显低于1000℃的氧化速率。合金的氧化产物以(Ni,Co)O为主,并形成了较多的α-Al₂O₃ 和较少量的Cr₂O₃,同时形成了CrTaO₄及（Ni,Co）Al₂O₄和 Co(Al,Cr)₂O₄等尖晶石氧化物。氧化物呈层状分布,(Ni,Co)O在最外层,而Al₂O₃在内层。另外,在靠近α-Al₂O₃层的合金基体中出现了内氮化物。     

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。     

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...     

MA-HP法制备Al_(0.4)FeCrNiCo_(1.5)Ti_(0.3)高熵合金组织与性能研究(英文)

采用机械合金化-真空热压烧结(MA-HP)法制备了Al0.4FeCrNi Co1.5Ti0.3高熵合金。利用XRD、SEM和力学压缩试验机分析Al0.4FeCrNiCo1.5Ti0.3合金的微观组织、相转变以及力学性能。结果表明:经高能球磨10 h,合金中形成了简单固溶体fcc和bcc相,而经过热压烧结的Al0.4Fe Cr Ni Co1.5Ti0.3合金以单一fcc相及2种bcc相(bcc1、bcc2)组成。热压烧结Al0.4Fe Cr Ni Co1.5Ti0.3合金致密度达99.48%,其微观硬度(HV),屈服强度、断裂强度、压缩率分别达到725 MPa,2.13 GPa,2.54 GPa,20.1%,合金优异的力学性能主要是因为合金的固溶强化;断裂模式为解理断裂及塑性断裂的混合机制。     

95W-5(Ni/Fe/Co)合金的低温显微组织和力学性能

分析了95W-5(Ni/Fe/Co)合金的粉末冶金工艺特点及低温显微组织与力学性能,给出了力学性能与温度的关系曲线.通过对合金拉伸试样断口的扫描电镜分析,揭示了该合金低温力学性能与组织变化的微观本质.结果表明:95W-5(Ni/Fe/Co)合金室温下具有较高的强度及一定的塑性;该合金低温脆化的主要原因是由于屈服强度随温度的降低而增加,钨颗粒过早解理及粘结相变形极小引起的;95W-5(Ni/Fe/Co)合金的冷脆性转变温度在-50℃左右,此时脆性断裂以钨颗粒的自身解理为主.     

合金元素对新型Co-Al-W合金热腐蚀行为的影响

研究了由γ'-Co₃(Al,W)相沉淀强化的新型钴基Co-Al-W 高温合金在800℃、75% Na₂SO₄+25% NaCl熔盐中的热腐蚀动力学及合金元素Mo、Nb、Ta和Ti对合金热腐蚀行为的影响。研究发现,2Mo、2Nb、 2Ta和2Ti合金比9.8W合金具有更好的抗热腐蚀能力,Mo和Ti对提高合金耐热腐蚀能力的效果比Ta和Nb显著。加入合金元素的合金热腐蚀膜由三层组成,即主要由Co氧化物CoO和Co₃O₄组成的腐蚀膜外层,由合金元素、Al、 Co及W复杂氧化物组成的中间过渡层和由Al、Co氧化物组成的腐蚀膜内层。随着腐蚀时间的增加,中间过渡层厚度逐渐增加,热腐蚀膜内、外层厚度变化不大,但内层致密性逐渐增加。     

基于热力学计算设计WC-10%Co-Cr3C2-VC超细硬质合金烧结温度

集成热力学计算和关键实验研究烧结温度对WC-10%Co-Cr₃C₂-VC超细硬质合金结构和性能的影响,基于平衡相图及固态黏结相完全消失温度设计合金成分和烧结工艺。结果表明：采用相图计算设计碳含量及烧结温度,合金微观结构中未出现有害相并且合金致密度都在99%以上,说明基于多组元硬质合金热力学数据库进行相图计算设计合金是可靠的;其次,同种合金成分下,烧结温度高于固态黏结相完全消失温度60℃时,合金的力学性能及可靠性最优,说明合理的调整烧结温度可减少合金中微型缺陷。