汽车用Mg-Al-Sn合金的室温变形行为

以热轧Mg-Al-Sn合金板材为研究对象,对轧制试样进行250~450 ℃的退火,研究了晶粒尺寸和应变速率对Mg-Al-Sn合金室温变形行为的影响规律。结果表明,同一应变量下,随晶粒尺寸增加,合金屈服强度、抗拉强度及伸长率降低,孪晶数量增加,且随着应变量的增加,同一晶粒尺寸合金中孪晶数量逐渐增加。随应变速率降低,合金屈服强度与抗拉强度不断减小,而伸长率则不断增加。同一应变量下,随应变速率降低,合金中孪晶体积分数降低。     

等原子比FeCrMnNi高熵合金的热变形行为

采用等温压缩实验,对FeCrNiMn等原子比高熵合金在900~1050 ℃和0.001~1 s^-1区间内的热变形行为进行了研究。结果表明,合金的初始组织主要由等轴面心立方晶粒和细小体心立方相颗粒构成。合金的流变曲线呈现典型的单峰形,随着温度的提高和应变速率的降低,峰值应力显著下降。基于双曲正弦方程建立了预测流变应力的本构模型,同时计算了合金的应力指数和表观变形激活能,分别为3.13和405 kJ/mol。基于动态材料模型建立了合金在不同应变量下的热加工图,发现所有热加工图中均未出现变形失稳区,说明合金具有优异的变形能力。通过与变形组织的对比发现,变形组织与能量耗散因子值密切相关。当能量耗散因子值为28%时,再结晶体积分数仅为17.6%;当能量耗散因子值为38%时,再结晶体积分数则提高至37.5%。通过热加工图确定了合金的2个最佳热变形参数区间：900~940 ℃/10^-3~10^-1.3 s^-1和960~1050 ℃/10^-3~10^-0.3 s^-1。     

FeCoNiCrMn系高熵合金变形机制的研究进展

高熵合金的多主元特征,使其在变形过程中表现出多种变形机制的协同作用,因而表现出优异的性能。与传统合金相比较,对高熵合金中多种变形机制调控的可能性更大。研究发现,微结构及其演变将直接影响合金中的变形机制,通过“微结构-变形机制-性能”这一设计思路,在高熵合金中引入多变形机制并调控其激活顺序成为今后研究高熵合金的重点。本文对FeCoNiCrMn系高熵合金变形机制的研究现状进行了综述,总结了高熵合金中常见的几种变形机制,并对高熵合金中变形机制的研究进行了展望。     

异质结构CoCrFeNiW高熵合金的拉伸性能和强化行为（英文）

采用真空电弧熔炼方法制备Co₃₀Cr₃₀(FeNi)_40-xW_x(x=0～8%(摩尔分数),分别简化为HWO～HW8)高熵合金。研究铸态和退火态合金的显微组织和拉伸性能。结果表明,HW2和HW4具有单一的FCC相。随着W含量和退火温度的增加,细小粒状μ相的面积分数增加且分散在FCC基体中。软FCC基体和硬μ相构成应变不相容的异质结构。随着W含量从0增加到8%(摩尔分数),屈服强度和抗拉强度分别从278和629 MPa提高到530和839 MPa,应变维持在33%。退火后的HW8表现出优异的屈服强度(810 MPa)和抗拉强度(1087 MPa)。屈服强度的提高归因于固溶、沉淀和背应力强化。异质结构中产生的背应力强化作用诱导高硬化行为,在提高抗拉强度和塑性方面发挥着主导作用。     

难熔高熵合金综述（英文）

综述了近年来难熔高熵合金(RHEAs)在合金设计、显微组织和力学性能方面的研究进展,并重点讨论了内在的强化机制和变形行为。难熔高熵合金主要由近等摩尔比的难熔元素组成,具有优异的力学性能,尤其是高温力学性能。然而,大多数难熔高熵合金的室温塑性有限。为了解决这一问题,研究人员已开展了大量相关研究工作,其中某些难熔高熵合金材料具有很大的高温实际应用潜力。难熔高熵合金除了具有优异的力学性能外,在其他性能方面也有优势,如生物相容性和耐磨性。最后,还讨论了难熔高熵合金目前存在的问题和对未来发展的建议。     

纳米晶合金热稳定性的熵调控设计

具有纳米尺度晶粒的纳米晶合金由于具有高强度和高硬度而成为材料领域的关注热点,然而,由于晶界占比高,纳米晶合金的热稳定性差,严重制约了在高温甚至室温下的应用.近年来,纳米晶高熵合金由于显著的高熵效应而展现出特殊性能,这一效应同时能在一定程度上缓解纳米晶在较高温度下的低热稳定性问题.本文通过对纳米晶合金常用的热稳定策略和相...     

电沉积宽晶粒尺寸分布纳米镍的拉伸变形组织与变形行为

选用直流电沉积制备平均晶粒尺寸为27.2 nm,宽晶粒尺寸分布(5～120 nm)的纳米镍(简称宽晶纳米镍),在室温采用拉伸应变速率(ζ)突变法测量其应变速率敏感指数(m).发现m随的减小而增加,特别在小于2×10-5s-1时,m快速增加,m在=5×10-6s-1时达到0.054,表明塑性变形过程中晶界扩散、晶界滑移很可能被激活.在室温进行循环加载-卸载拉伸测试,结果表明宽晶纳米镍晶内存储位错的能力十分有限,当拉伸应力达到1052 MPa,应变为7.8%时,晶内位错密度达到饱和.通过对拉伸断口附近的TEM观察,证实宽晶纳米镍在塑性变形过程中存在显著的类似粗晶中的晶内位错滑移.     

高熵合金强化机制的研究进展

高熵合金是一种多主元合金, 相比于传统单一主元合金具有不同的变形机制和强韧化机制。现有的研究结果表明,高熵合金的强韧化潜力明显优于传统合金,是一种极具应用前景的新型结构材料。本文综述了近年来高熵合金在强化机制领域的研究进展,对高熵合金的多种强化机制进行了讨论分析,并指出了影响高熵合金强化的因素,最后给出了高熵合金强韧化研究的方向。     

等离子烧结温度对CoCrCuFeNi高熵合金组织及性能影响

本文通过氩气雾化制备CoCrCuFeNi球形粉末,随后在900℃、1000℃、1100℃、1150℃温度下通过放电等离子活化烧结(Spark plasma sintering,SPS),成功制备CoCrCuFeNi高熵合金块体。结果表明：随着烧结温度的升高,材料室温抗拉强度先降低后升高,均匀却延伸率先大幅度提高,随后降低;当烧结温度为1100℃时,材料屈服强度和抗拉强度分别达到379.3MPa和655.6MPa,断后延伸率达21.9%;当烧结温度超过1100℃时,开始出现局部熔化现象,材料内部出现元素明显偏析现象。烧结温度为900℃时,拉伸断口沿球形粉末表面脆性断裂,随着烧结温度提高,断口转变为包含韧窝的韧性断裂。由于高温烧结过程中基体内发生渗碳现象,透射电镜结果表明碳与基体发生反应,形成第二相碳化物。     

2099合金的热变形行为及组织演化

采用热压缩试验、方差分析和TEM技术研究变形条件对2099合金流变行为的影响规律和组织演化特征。结果表明:随着应变的增加,2099合金流变应力经历了过渡变形和稳态变形两个阶段。在显著性水平为0.01条件下,变形温度和应变速率对2099合金流变应力的影响高度显著,表明该合金为正的应变速率和负的变形温度敏感性材料。且随着应变的增加、变形温度的升高和应变速率的降低,合金组织依次经历了无规则的位错缠结→多边形化→晶界弓出形核+亚晶合并→再结晶晶粒长大过程。当变形温度为460℃、应变速率为0.01 s-1、应变量为1.1时,合金可获得细小的再结晶组织。     

含碳FeCoCrNiMn高熵合金的中温分解动力学（英文）

研究大变形冷轧1.3 at.%碳掺杂等摩尔比FeCoCrNiMn高熵合金在500℃退火下的相分解动力学和相应的力学性能演变。该高熵合金为面心立方结构(FCC)的单相固溶体,随着退火时间的延长,合金中先析出M23C6+L10,随后析出B2,最后析出σ相。L10、B2和σ相的分解动力学遵循Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov(JMAK)方程。冷轧后FCC结构高熵合金的屈服强度为1520 MPa;在500℃下退火1 h后,合金中析出纳米尺寸的M23C6和L10相,合金的屈服强度可达1920 MPa;当退火时间延长至2 d时,合金中析出的M23C6和L10相体积分数增大且晶粒粗化,合金的强度和塑性均下降;退火4～32d后,B2和σ相的析出使合金的硬度增加;退火32～64 d后,合金几乎全部由FCC相分解成M23C6、L10、B2和σ相,此时合金的硬度约为HV 760。该合金的分解动力学可用于指导含碳高熵合金的热处理。     

GH79合金高温变形行为及变形机理研究

利用Gleeble-3800热压缩模拟试验机,对GH79合金高温热变形行为及变形机理进行了系统的研究。以高温压缩实验为基础,以高温压缩过程的力学行为特征及微观组织演变规律为主线,获得了该合金在不同应变速率、不同变形温度下的应变速率敏感性指数m值、变形激活能Q值、晶粒指数p值的变化规律。分别构建了不同失稳判据下的动态DMM热加工图及包含位错数量的变形机理图。应用热加工图理论分析了该合金的适合成形加工区和流变失稳区,运用变形机理图预测了该合金高温变形过程基于柏氏矢量补偿的晶粒尺寸、模量补偿的流变应力下的位错演变规律及高温变形机理。     

增材制造高熵合金复合材料综述（英文）

高熵合金复合材料是一种由高熵合金基体和第二相(如碳化物、硼化物、氮化物)组成的新型金属基复合材料。近年来,高熵合金复合材料的优异性能吸引了大量研究者的关注。然而,在传统铸造高熵合金复合材料中会发生严重的成分偏析,这极大制约了高熵合金复合材料的发展。目前,新兴的3D打印技术可以解决这一问题并制备出复杂形状的零件,因此,得到了研究者的关注并有大量相关文献报导。本文总结了截止目前3D打印高熵合金复合材料的研究进展。首先,对高熵合金及其复合材料做了介绍,并总结了目前高熵合金复合材料粉末的制备方法(气雾化法和机械合金化法)。其次,介绍了几种常用于成形高熵合金复合材料的3D打印方法(粉末床熔化法和直接金属沉积技术),并对其相应的微观结构进行了分析。然后,对比了3D打印高熵合金复合材料、3D打印高熵合金及其铸件的力学性能,并对其硬度抗磨损、腐蚀和氧化性能进行了探讨。最后,对3D打印高熵合金复合材料的发展前景进行了展望。     

轧制变形对高熵合金微观组织和力学性能的影响

对(FeNi)₆₇Cr₁₅Mn₁₀Al₅Ti₃高熵合金进行退火、冷轧和热轧+冷轧等工艺处理,采用X射线衍射仪、扫描电镜和万能试验机分别对合金进行物相组成、组织形貌以及力学性能测试和表征。结果表明,铸态和退火态的非等主元(FeNi)₆₇Cr₁₅Mn₁₀Al₅Ti₃高熵合金更易形成单相固溶体;在中等变形的热轧+冷轧工艺下,合金形成FCC+BCC的双相固溶体,其屈服强度可提高到460.0 MPa;在中等变形的冷轧工艺下,合金会形成细小的金属间化合物,从而具有细小金属间化合物强化机制,使屈服强度显著提升并达到722.0 MPa,同时,合金仍具有约25.7%的均匀伸长率,综合力学性能最佳。     

高熵合金显微结构的热力学分析(英文)

对高熵合金系的液相与晶态相、金属间化合物相及非晶相之间的吉布斯自由能之差这几个热力学参数进行了分析,发现ΔSrΔHh(sol.)值的大小对高熵合金的显微结构有重要影响。结果表明:ΔSrΔHh(sol.)值较低的高熵合金倾向于形成单相fcc或bcc固溶体,而ΔSrΔHh(sol.)值较大的高熵合金通常形成相对复杂的结构。     

粉末冶金制备AlCrMoNiTi高熵合金的时效硬化特性（英文）

采用粉末冶金工艺制备了AlCrMoNiTi高熵合金,并对其铸态和退火态的微观组织和硬度进行了研究。结果表明,铸态合金由富(Cr,Mo)bcc固溶体枝晶相和富(Al,Ni,Ti)fcc固溶体枝晶间相组成。时效合金在900℃高温可获得最高硬度HV约为6150 MPa,在1000℃发生退火软化现象,但是其硬度HV仍保持在5160 MPa的高硬度水平。这表明,AlCrMoNiTi高熵合金具有优异的高温时效硬化特性。该合金在800℃时的时效硬化特性主要归因于细晶强化,在900℃时则归因于第二相(bcc2)的析出硬化。在1000℃时发生退火软化现象,其原因在于第二相的分解和晶粒粗化。     

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、...     

TC21合金的热压缩变形行为及变形机理

对TC21合金的热变形行为进行研究,通过对该合金变形过程中应变速率敏感性指数m值、热变形激活能Q、晶粒指数P的计算,得出不同应变速率和温度下m值、Q值和P值的变化规律。在绘制动态DMM模型热加工图的同时构建含位错数量的双相钛合金高温变形机理图。应用热加工图分析TC21合金热变形工艺,确定加工失稳区以及适合加工区域。运用双相钛合金高温变形机理图,根据不同温度下TC21合金柏氏矢量补偿的晶粒尺寸、模量补偿的应力值和位错数量预报该合金的热变形机理。     

FeCrNiAl系高熵合金高温氧化行为及组织演变研究

研究了FeCrNiAl系高熵合金的高温氧化行为,建立了合金的氧化动力学模型,同时借助XRD、SEM和能谱分析,对合金氧化物相结构及形貌和成分进行表征,分析了合金的氧化机理。结果表明合金在800~1000℃都是完全抗氧化的,随着氧化温度的提高,合金氧化速率先增加后减小,1000℃的平均氧化速率小于800℃的平均氧化速率;各个温度下试样单位面积的氧化增重与氧化时间的关系满足抛物线规律,计算得到合金的氧化激活能为167.507 kJ/mol;800℃下枝晶内的氧化产物全部是棒状的金红石结构TiO_2,而枝晶间氧化产物则主要是片层状、紧密相连的Cr_2O_3和TiO_2;900和950℃下形成的氧化膜中主要氧化物均为TiO_2,900℃还含有Cr_2O_3和Fe2O3,950℃氧化膜中还含有α-Al_2O_3。在1000℃合金表面仅形成致密的α-Al_2O_3薄膜,使合金表现出更为优异的抗氧化性能。