CoCrFeMnNiCu_x高熵合金的微观组织及力学性能

采用真空电弧炉制备了CoCrFeMnNiCu_x高熵合金,研究了不同Cu含量对该体系高熵合金的微观组织及力学性能的影响。结果表明,高熵合金的微观组织为树枝晶,合金的枝晶富含Co、Cr、Fe,而枝晶间富含Ni、Mn。Cu易偏析于枝晶间,添加Cu并没有使合金晶体结构发生改变,仍为FCC结构。随着Cu含量的增加,合金的抗压强度及显微硬度先增大后减小,但增减幅度很小。当x=0.8时,合金的抗压强度和硬度达到最大值。含Cu的6组元高熵合金的抗压强度及显微硬度明显高于不含Cu的5组元高熵合金。     

Al含量对CuCrFeMnTiAl高熵合金组织及摩擦磨损行为的影响

根据高熵合金的设计理念制备CuCrFeMnTiAlx(x=0,0.5,1.0,1.5)合金,研究Al含量对该合金系组织结构、硬度及摩擦磨损行为的影响。结果表明:该铸态高熵合金具有简单结构,随Al含量增加,结构由密排六方转变为面心立方;合金的组织为典型的枝晶组织,枝晶间Cu富集的现象明显;合金硬度随着Al含量的增加而升高,其中Al-1.5合金的硬度最高,可以达到7.19GPa;Al-0.5合金在摩擦过程中表面产生氧化区,降低了摩擦系数,因此Al-0.5合金的耐磨性最佳。     

多组元Al_xFeCrVTi_(0.25)高熵合金微观组织与力学性能研究

采用非自耗真空电弧熔炼炉制备不同Al含量的Al_xFeCrVTi_(0.25)(x=0,0.25,0.5,0.75)高熵合金。采用X射线衍射仪和扫描电镜,研究了该合金的相组成和显微组织,利用MTS万能实验机及维氏硬度计测试合金的压缩性能和硬度。结果表明:FeCrVTi_(0.25)为单一体心立方(BCC)结构,组织为树枝晶结构,枝晶富含Cr和V,枝晶间富含Fe和Ti。添加Al元素后,合金由BCC相和富Ti相组成。该合金组织形貌由树枝晶转变为等轴晶,并在晶粒内部形成大量颗粒状和竹节状富Ti相。此外,Al_xFeCrVTi_(0.25)展现优越的力学性能,Al含量逐渐增多,合金的硬度先降后增,屈服强度先增后降。其中,x=0具有最高的硬度,x=0.25具有最好的屈服强度和应变率。     

FeCrMnAlCux高熵合金的组织与性能

采用真空电弧熔炼炉制备FeCrMnAlCu_x(x=0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0)高熵合金,采用XRD、SEM、TEM、显微硬度仪、电子万能试验机和摩擦磨损实验机检测分析了Cu含量的变化对合金相结构、显微组织、压缩性能、硬度、耐磨性的影响。结果表明：FeCrMnAlCu_x高熵合金为典型的树枝晶组织,由BCC结构的枝晶组织、FCC结构的枝晶间组织及枝晶内析出的具有BCC结构的纳米级析出物构成。随着Cu含量的增加,合金微观组织中的枝晶组织含量减小,枝晶间组织含量增大;BCC结构的枝晶组织中弥散析出的第二相颗粒对合金的强度和硬度有着重要的影响,抗压强度和屈服强度在x=1.0时达到最大(分别为1230.2 MPa和960.5 MPa),合金的压缩变形率在x=2.0时达到最大值20.68%;随着Cu含量的增加,合金的硬度先增加后减少,合金硬度在x=0.5时达到最大值421.4HV,此时合金的摩擦性能最好,其磨损率为2.25×10^-5 mm³/(N·mm)。     

冷喷涂辅助感应重熔合成AlCoxCrFeNiCu高熵合金涂层的显微组织和性能

通过冷喷涂辅助感应重熔技术在45钢基体成功制备AlCo_xCrFeNiCu (x=0、0.5、1.0、1.5、2.0，摩尔分数)高熵合金涂层。研究了Co元素含量对冷喷涂辅助合成高熵合金涂层物相、微观组织的影响。结果表明：通过低压冷喷涂辅助感应重熔技术合成的AlCo_xCrFeNiCu高熵合金涂层由fcc+bcc双相混合结构组成，涂层组织为等轴树枝晶+晶间组织，其中枝晶为bcc结构，晶间组织为fcc结构。Co含量的变化会引起AlCo_xCrFeNiCu高熵合金涂层的晶格畸变状态发生变化，当x=1.0时，AlCo₁CrFeNiCu高熵合金涂层的晶格应变最大。Co元素含量增加会促进AlCo_xCrFeNiCu高熵合金涂层中的枝晶数目增加，同时涂层中的树枝晶尺寸也随着Co元素含量增加而增大。涂层中的树枝晶富集Fe、Cr、Co、Ni元素，枝晶间富集Cu元素，Al均匀地分布在整个涂层中。随着Co含量增加，AlCo_xCrFeNiCu高熵合金涂层的硬度先增加后减小；当x=1.0时...     

FeCoNiAlCu_x多主元高熵合金组织与力学性能的研究

采用XRD、SEM、EDS、硬度测试和压缩试验等方法,研究了Cu含量对FeCoNiAlCu_x高熵合金组织与力学性能的影响。结果表明:FeCoNiAlCu_x合金均由fcc相和bcc相组成,但随着Cu含量的增加,fcc相增多,而bcc相减少;该合金为树枝晶组织,枝晶间存在明显的Cu富集,并且Cu含量的增加加剧了Cu元素在枝晶间的偏聚,但在枝晶内没有变化。同时,Cu含量的增加促进了合金塑性的提高,FeCoNiAlCu_(1.5)合金的压缩应变最大,为36.1%,但是降低了合金的屈服强度和显微硬度;FeCoNiAlCu_(0.5)合金的显微硬度最高,为569 HV;FeCoNiAlCu_(0.8)合金的屈服强度最大,为1256MPa。     

Al含量对Al_xCoCrFeNiTi_(0.5)激光涂层组织和耐磨性的影响

采用激光熔覆法制备Al_xCoCrFeNiTi_(0.5)(x=0.2,0.5,1.0,1.5)高熵合金涂层,研究Al含量对涂层组织、硬度及耐磨性的影响。结果表明,随铝含量x变化,相结构由FCC变成BCC结构,并且生成Al_(80_Cr_(13)Co_7和Al95Fe4Cr复杂相。当Al含量增加到1.0时,出现典型调幅分解组织,枝晶和枝晶间成分分布较均匀。随Al含量增加,硬度值提高,最高达到989HV0.5。Al1.0CoCrFeNiTi_(0.5)的耐磨性与U75V相比,磨损量减少了25%,摩擦系数减小了29%。     

Al_xFeCoNiB_(0.1)高熵合金的微观组织和力学性能

采用真空电弧炉熔炼制备了Al_xFeCoNiB_(0.1)(x=0.4, 0.5, 0.8, 1.2, 1.6, at%)高熵合金,并对其微观组织和力学性能进行测试。随Al含量增加,合金的铸态枝晶由fcc相转变为B_2(AlNi)/bcc相。当x=0.4,0.5时,合金的组织由枝晶fcc相和枝晶间组织B_2相及(Fe,Co)_2B组成;x=0.8时,枝晶由B_2相组成,枝晶间由fcc相及(Fe,Co)_2B组成;x=1.2时,枝晶间由共晶组织fcc+(Fe,Co)_2B组成,bcc呈纳米级颗粒状;x=1.6时,共晶组织消失。随Al含量的增加,抗压强度先上升后下降,Al含量为0.8时达到峰值,为2243 MPa,适量的Al能提高高熵合金综合力学性能。     

AlxFeCoNiB0.1高熵合金的微观组织和力学性能研究

采用真空电弧炉熔炼制备了AlxFeCoNiB0.1（x=0.4,0.5,0.8,1.2,1.6 at%）高熵合金,并对其微观组织和力学性能进行测试。随Al含量增加,合金的铸态枝晶由FCC相转变为B2(AlNi)/BCC相。当x=0.4和0.5时,合金的组织由枝晶FCC相和枝晶间组织B2相及(Fe,Co)2B组成;x=0.8时,枝晶由B2相组成,枝晶间由FCC相及(Fe,Co)2B组成;x=1.2时,枝晶间由共晶组织FCC+(Fe,Co)2B组成,BCC呈纳米级颗粒状;x=1.6时,共晶组织消失。随Al含量的增加,抗压拉强度先上升后下降,Al含量为0.8时达到峰值,为2243MPa,适量的Al能提高高熵合金综合力学性能。     

FeAlCuCrNiNbx系高熵合金堆焊层的组织及性能分析

为了研究Nb元素含量对FeAlCuCrNiNb_x(x = 0.4,0.6,0.8,1.0,x为摩尔比)高熵合金的组织结构及性能的影响,采用熔化极气体保护焊技术在碳钢板表面制备出FeAlCuCrNiNb_x高熵合金堆焊层,而后对堆焊层进行显微组织、物相组成、显微硬度、耐磨性和耐蚀性分析. 结果表明,FeCuCrAlNiNb_x高熵合金堆焊层呈现以Fe-Cr相为基的BCC固溶体和少量MC共晶碳化物. 组织为典型的枝晶结构,由灰色的枝晶(DR)及白色的枝晶间(ID)结构组成. 对于耐磨性,加入适量的Nb元素可以显著提高堆焊层的显微硬度和耐磨性,当Nb摩尔比为0.8时,显微硬度最高,耐磨性最好,最大硬度值达到602 HV,磨损量最小为0.30 g. 对于耐蚀性,加入一定量的Nb元素后极化曲线中自腐蚀电流密度减小,腐蚀速率减慢,耐蚀性增强,均优于304不锈钢,当Nb摩尔比为1.0时,堆焊层合金耐蚀性最好.     

等离子熔覆AlCoCrCuFeNiMnV_(0.2)C_x高熵合金的组织结构

利用等离子熔覆技术在Q235钢板上制备Al Co Cr Cu Fe Ni Mn V0.2Cx(x=0,0.02,0.05,0.1,0.2,摩尔比)高熵合金熔覆层,采用XRF、OM、SEM、XRD、显微硬度计等分析了熔覆层的合金成分、微观组织、物相结构以及显微硬度。结果表明,熔覆层基体组织均为典型的树枝晶结构,由FCC+BCC固溶体组成,枝晶为BCC相,枝晶间为FCC相。当x为0.05~0.2时,熔覆层组织中有大量VC相在枝晶内析出,其形态多呈十字状和多边形颗粒状。由于碳的固溶强化作用和VC的析出相强化作用,随着碳含量的增加,熔覆层显微硬度呈增大的趋势,当x=0.2时,显微硬度达到572.4 HV。     

热处理对Al_(0.5)CoCrCuFeNi高熵合金显微组织与硬度的影响

采用水冷铜坩埚真空感应悬浮熔炼制备了多组元高熵合金Al0.5Co Cr Cu Fe Ni,研究了不同热处理工艺对合金的显微组织和硬度的影响规律。结果表明,Al0.5Co Cr Cu Fe Ni高熵合金相结构简单,在铸态下由两种不同成分的FCC相组成,枝晶处为贫Cu的FCC1相,枝晶间为富Cu的FCC2相,显微组织为树枝晶形貌,存在一定的枝晶偏析。合金制备态的硬度为255 HV0.5。合金具有良好的热稳定性,随着热处理温度的升高,合金的相结构和硬度均无太大的变化。冷却方式对合金的显微组织和相结构影响不大,但炉冷后合金的硬度比空冷和水冷时高。     

CoCrFeNiV_x高熵合金的组织与力学性能

采用真空电弧熔炼法制备了CoCrFeNiVx高熵合金(x为V与Co的摩尔比),通过金相观察、X射线衍射、扫描电镜、显微硬度检测和压缩试验等研究了V含量对合金组织及力学性能的影响。结果表明,当x≤0.5时,合金为单一的FCC晶体结构,组织为典型的树枝晶;随着x的增大,合金组织由树枝状向颗粒状转变,并在晶界形成了Co1.9V3.1的金属间化合物。当x≥1时,合金的晶体结构转变为由FCC、BCC和金属间化合物组成的混合结构;CoCrFeNiVx高熵合金的硬度随x的增加而增大,同时塑性降低、脆性增大。     

Al对K4169合金铸态组织和力学性能的影响

采用手工电弧炉熔炼制备了不同Al含量的K4169高温合金.显微组织和力学性能研究表明:随着Al含量的增加,合金铸态组织的二次枝晶臂变得发达,枝晶间析出相增多,Nb、Mo、Ti和Fe元素在枝晶和枝晶间的偏析程度减轻:Al含量增加使得合金的屈服强度和硬度明显提高,当Al含量为1.25wt%时,其屈服强度和硬度达到最大值,但是Al含量增加至1.45wt%时,合金晶界上析出了大量的Laves相,反而降低了合金的屈服强度和硬度.     

热处理工艺对Al0.5CoCrCuFeNi高熵合金显微组织与硬度的影响

采用水冷铜坩埚真空感应悬浮熔炼制备了多组元高熵合金Al_0.5CoCrCuFeNi,研究了不同热处理工艺对合金的显微组织和硬度的影响规律。结果表明,Al_0.5CoCrCuFeNi高熵合金相结构简单,在铸态下由两种不同成分的FCC相组成,枝晶处为贫Cu的FCC1相,枝晶间为富Cu的FCC2相,显微组织为树枝晶形貌,存在一定的枝晶偏析。合金制备态的硬度为255 HV0.5。合金具有良好的热稳定性,随着热处理温度的升高,合金的相结构和硬度均无太大的变化。冷却方式对合金的显微组织和相结构影响不大,但炉冷后合金的硬度比空冷和水冷时高。     

AlxCrFeNiMn高熵合金的组织和性能

采用水冷铜坩埚悬浮熔炼与铜模吸铸相结合的方法制备了直径为3mm的Al_xCrFeNiMn(x=0、0.25、0.5、0.75)系高熵合金,通过X射线衍射、光学显微镜、扫描电镜、室温压缩试验、硬度测试等探索了不同铝含量、热处理温度和时间对AlxCrFeNiMn系高熵合金微观组织及力学性能的影响。结果表明,铸态Al_xCrFeNiMn(x=0、0.25、0.5、0.75)系合金的塑性变形基本相近,保持在34%左右,且铸态Al_(0.75)CrFeNiMn高熵合金的显微硬度、规定塑性延伸强度与抗压强度分别为524.15HV0.3、765.86MPa与3236.69MPa;不同温度和时间的热处理结果表明:Al_(0.5)CrFeNiMn具有更为细小且分布均匀的等轴晶,获得硬度最大值729.37HV0.3,并保持较大的塑性变形(30.33%),具有优良的力学性能。     

AlCoCrFeMnZr近共晶高熵合金的组织形貌及耐磨性

采用真空熔炼法制备出了AlCoCrFeMnZr近共晶高熵合金,通过XRD、SEM、显微硬度计和摩擦磨损试验机测试了AlCoCrFeMnZr合金的晶体结构、组织形貌、硬度以及耐磨性能。结果表明,AlCoCrFeMnZr合金的物相结构为BCC和HCP双相结构,组织由初生相和细密的片状共晶组织组成。初生相由富Cr、Fe、Zr的HCP相组成,以树枝晶方式生长,片状共晶组织中枝晶区域(α相)主要分布Co、Cr、Fe,晶间(β相)主要分布Al和Zr,符合高熵合金组织及元素分布规律。磨损方式由粘着磨损和磨粒磨损转变为氧化磨损,摩擦因数出现先增加后减少的趋势,平均摩擦因数为0.5432,显微硬度为768.8 HV0.5,具有优良的硬度和耐磨性。     

感应重熔和激光重熔合成FeCrMnAlCu高熵合金涂层组织与性能

采用冷喷涂辅助感应重熔和冷喷涂辅助激光重熔2种方法分别在45#钢表面制备FeCrMnAlCu高熵合金涂层。对高熵合金涂层的相组成、显微组织、硬度、耐磨性能进行表征与检测,研究2种工艺对涂层耐磨性能的影响。结果表明：2种工艺合成的FeCrMnAlCu高熵合金涂层均由体心立方（bcc）和面心立方（fcc）相组成,涂层组织致密,元素分布均匀。涂层微观组织均为树枝晶+枝晶间组织,枝晶区主要由Mn、Cr和Fe元素构成,枝晶间主要为Cu,Al元素均匀地分布在枝晶和枝晶间。冷喷涂辅助感应重熔合成的FeCrMnAlCu高熵合金涂层中bcc晶格应变大于激光重熔合成的高熵合金涂层的晶格应变。冷喷涂辅助感应重熔合成FeCrMnAlCu高熵合金涂层的显微硬度是冷喷涂辅助激光重熔合成涂层硬度的1.2倍,是45#钢基体硬度的3.5倍。FeCrMnAlCu高熵合金涂层在摩擦过程中主要以磨粒磨损为主,采用冷喷涂辅助感应重熔合成的FeCrMnAlCu高熵合金涂层具有良好的耐磨性能,其磨损率比冷喷涂辅助激光重熔合成涂层的磨损率降低29%。     

AlxCoCrCuFeNi多主元高熵合金的微观结构和力学性能

研究了不同Al含量的AlxCoCrCuFeNi多主元高熵合金的微观组织和力学性能.结果表明:微观组织为简单的枝晶和枝晶间组织.当Al含量较低时,合金的晶格结构为单一的FCC相.随着Al含量的增加,原本单一的FCC相逐步转化为FCC相和有序BCC相共同组成的组织.高熵效应以及元素扩散的困难使合金形成了简单的固溶体结构,同时伴随有纳米第二相的析出.与此同时,随着Al含量的增加,合金的硬度HV有了显著的提高,从1530 MPa 提高到7350 MPa,相应地,合金由塑性材料变为中低温脆性材料.     

冷喷涂辅助原位合成FeCoxCrAlCu高熵合金涂层组织性能研究

利用冷喷涂辅助原位合成高熵合金涂层的方法,在45_^#钢基体表面成功制备出不同Co含量的FeCo_xCrAlCu(x=0,0.5,1,1.5,2)高熵合金涂层。通过XRD、SEM、EDS、TEM、显微硬度计、磨料磨损试验机、电化学工作站等设备,检测分析了Co含量的变化对合金涂层相结构、显微组织,硬度、耐磨性及耐腐蚀性的影响。结果表明：合金涂层是由简单的FCC+BCC双相混合结构组成,Co含量的改变对涂层相组织的数量影响不大;随着Co含量的增加,合金涂层中显微组织的枝晶数目增加,并且得到明显粗化,通过面扫得显微组织中枝晶内富集Fe,Cr,Co元素,枝晶间富集Cu元素,Al均匀的分布在整个涂层中;随着Co含量的增加,硬度先增加后减小,在Co=1时合金涂层硬度达到最大为555.6HV;合金涂层中最小的摩擦系数为0.361;在3.5wt.%NaCl腐蚀介质中,合金涂层相比与45_^#钢基体具有较正的自腐蚀电位(E_corr=-0.325V),说明涂层耐腐蚀性比基体好。