CrFeCoNiB0.05Tix高熵合金的显微组织和力学性能

采用机械合金化和放电等离子烧结工艺制备了CrFeCoNiB_0.05Ti_x(x=0.2、0.4、0.6、0.8、1.0)高熵合金材料,通过X射线衍射分析、扫描电镜观察和能谱分析以及维氏硬度测试和压缩强度测试等,研究了Ti含量对高熵合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,CrFeCoNiB_0.05Ti_x(x=0.2、0.4、0.6、0.8、1.0)高熵合金由FCC、BCC和α相组成。当x=1.0时,合金由BCC结构转向HCP结构并析出新相Laves相,其具有最高硬度416.54 HV0.2。当x=0.8时,合金达到最大抗压强度586.3 MPa。     

B对FeCoCrNiSiBx高熵合金激光熔覆层组织和硬度的影响

采用激光熔覆制备了FeCoCrNiSiB_x高熵合金熔覆层,利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度计研究微量硼元素(摩尔比x=0、0.02、0.04、0.06、0.08)对FeCoCrNiSiB_x高熵合金熔覆层组织和硬度的影响。结果表明:无B高熵合金涂层组织主要为胞状晶。B的添加会促进枝晶的生成,逐渐形成鱼骨状树枝晶,但过量的B会破坏枝晶完整性,形成蠕虫状晶。此外,高熵合金熔覆层组织为FCC和BCC双相结构,B元素的添加会形成大量0.1~2.6 μm的Cr₂B第二相,有助于提高熔覆层硬度,其中x=0.06时激光熔覆层的硬度最高,约为537 HV0.2。     

Si对高熵合金涂层组织和高温抗氧化性能的影响

研究了Si含量对窄带/宽带激光熔覆NiCoFeCrSi_xAlCuTiMoB_0.4(x=1.0, 0.5)高熵合金涂层组织、相结构及高温抗氧化性能的影响。结果表明:窄带涂层组织为树枝晶,主要相结构为BCC固溶体。宽带涂层为较粗大的树枝晶,相结构由BCC固溶体和存在于枝晶间的B(Fe, Si)₃、Cr₂B少量第二相组成,且Si元素的减少使得涂层中的B(Fe, Si)₃第二相含量减少。宽带涂层经800 ℃氧化50 h后氧化产物截面主要由富Cr的外氧化层和富Al的内氧化层组成,Si元素含量的增加提高了涂层的抗高温氧化性能,特别是显著降低了内氧化层厚度。     

H13钢表面激光熔覆AlCoCrFeNiWx高熵合金涂层及其性能

以热作模具钢H13作为基体,通过激光熔覆制备AlCoCrFeNiW_x(x=0, 0.5)高熵合金涂层,并研究W元素的添加对其组织结构以及热稳定性和耐磨性的影响。激光熔覆AlCoCrFeNiW_x高熵合金涂层相组织结构随W元素的添加会发生变化,W的添加会促进BCC相的形成,并且在晶界处形成富含W的第二相,其生长方向会沿着冷却方向形成细长状的枝晶,这些第二相会起到耐磨和强化涂层的作用。经800 ℃长时间保温后测试AlCoCrFeNiW_x高熵合金涂层的热稳定性。结果表明,AlCoCrFeNiW_x高熵合金涂层均能够保持较高的硬度和耐磨性,14 h保温后的硬度仍大于400 HV0.2,加入W元素后的涂层抗回火软化能力更强,800 ℃保温14 h后的耐摩擦磨损性能是基体的两倍以上。     

激光熔覆AlxCoCrCuFeNi高熵合金涂层组织与耐磨性

利用激光熔覆技术在45钢基体表面制备AlxCoCrCuFeNi(x=0.5,0.75,1.0,1.25,1.5)高熵合金涂层,研究了 Al元素含量对涂层组织结构、相组成、硬度及耐磨性的影响规律,重点分析了非平衡凝固快冷条件对高熵合金涂层形核的影响机制.AlxCoCrCuFeNi涂层具有BCC和FCC结构,随Al元素含量的增加FCC逐渐向BCC转变,高熔点Fe,Cr元素偏聚于BCC相中,Cu元素以富Cu相形式存在.涂层硬度随Al含量的增加而增大,合金体系为Al1.5CoCrCuFeNi时硬度达到最大为807.3HV0.2,耐磨性与硬度呈正相关性.激光熔覆非平衡快冷条件抑制了金属间化合物等有序相的形核、生长,有利于高熵合金固溶体相的形成.     

FeCoNiCrCu0.5Alx高熵合金的结构和性能（英文）

研究Al含量和热处理对FeCoNiCrCu0.5Alx多主元高熵合金的相结构、硬度和电化学性能的影响规律。随着Al含量的增加,铸态合金的相结构由FCC相向BCC相转变。当x从0.5增加到1.5时,FeCoNiCrCu0.5Alx高熵合金的稳定结构由FCC结构向FCC+BCC双相结构转变。BCC相的硬度高于FCC相的,在氯离子及酸性介质中BCC相的耐腐蚀性均优于FCC相的。FeCoNiCrCu0.5Al1.0铸态合金具有高硬度和良好的抗腐蚀性能。     

基于第一性原理的CrCuFeNiTi高熵合金涂层的相及稳定性分析

采用等离子弧在45钢基体上熔覆了CrCuFeNiTi高熵合金涂层,经X射线衍射分析涂层中的物相有BCC、FCC和Fe₂Ti相,并对BCC、FCC和Fe₂Ti相进行了成分测试,采用CASTEP中的虚拟晶体近似方法建立了BCC、FCC和Fe₂Ti相的晶体结构模型,基于第一性原理计算了涂层中BCC、FCC和Fe₂Ti相的晶格常数,并与涂层中BCC、FCC和Fe₂Ti相的X射线测试结果进行了比较,另外计算了BCC和FCC相的弹性常数C_ij、体积模量B、剪切模量G、杨氏模量E和泊松比ν。结果表明,涂层中BCC和FCC相以及Fe₂Ti的晶格常数计算值与试验值的误差为0.43%~3.05%,BCC、FCC和Fe₂Ti相的生成热均为负值且BCC和FCC相的弹性常数C₁₁、C₁₂和C₄₄满足立方结构高熵合金的力学稳定性限制条件,可知BCC、FCC和Fe₂Ti相是稳定的。另外由C₁₂-C₄₄>0,G/B<0.57,ν>0.26可知BCC和FCC相以金属键结合且呈现韧性的特征。     

Al对AlxMo0.5NbTiVSi0.2高熵合金组织和性能影响

采用真空电弧熔炼工艺制备了不同Al含量的Al_xMo_0.5NbTiVSi_0.2(x=0.5,0.8,1.0,摩尔比)难熔高熵合金。研究了合金的相组成、微观组织、密度和力学性能。结果表明,Al_xMo_0.5NbTiVSi_0.2高熵合金的微观组织为典型的树枝晶结构,均由BCC固溶体相和M₅Si₃金属间化合物相组成。Al含量的增加并未使得合金的相组成发生改变。合金BCC基体相富集Al、Mo和V元素,M₅Si₃相富集Ti和Si元素,Nb元素在两相中分布较为均匀。随Al含量增加,合金的密度从6.18 g/cm³降至5.86 g/cm³,硬度提升了13.7%,压缩屈服强度增加约332 MPa,增幅达到37%,抗压强度从1 073 MPa提高到1 457 MPa,断裂应变从13.6%增加到14.4%。合金力学性能的提升主要是通过固溶强化、细晶强...     

激光熔覆原位自生TiC-CrxSy/Ni基复合涂层的组织与性能

采用激光熔覆技术在Ti6Al4V合金表面制备出原位自生TiC-Cr_xS_y/Ni基复合涂层,利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）分析了不同Ni包MoS₂含量对涂层物相组成、显微组织的影响,并测试了涂层的硬度及摩擦磨损性能。结果表明,在激光熔覆过程中Ni包MoS₂发生了分解反应,分解后的S大部分生成了新的润滑相Cr_xS_y、TiS。随着Ni包MoS₂含量的增加,复合涂层凝固组织逐渐细化,树枝相、多边块状相逐渐减少,球状相、条状相逐渐增多。由于上述组织的变化,涂层的显微硬度先增大后减小,摩擦因数逐渐减小。当Ni包MoS₂含量为40%时,涂层的显微硬度为1048 HV0.3,摩擦因数为0.19,磨损机理表现为轻微犁削,此时涂层的耐磨性能最优。     

时效对激光熔覆FeCoCrNiB0.5高熵合金激光涂层组织和硬度的影响

采用激光熔覆方法在Q235钢上制备FeCoCrNiB_0.5高熵合金涂层,利用XRD、SEM以及显微维氏硬度计等,研究时效温度对涂层的显微组织、相结构及硬度的影响。结果表明,涂层由FCC结构固溶体和M₂B两相构成,并且相结构具有很好的高温稳定性。涂层经过800 ℃和900 ℃时效后,枝晶内有大量的颗粒状M₂B相脱溶物析出;而1000 ℃时效后,枝晶间的M₂B相显著粗化,涂层中树枝晶组织消失。FeCoCrNiB_0.5高熵合金涂层的硬度为447 HV0.2,且涂层硬度随时效温度升高而逐渐降低。     

Cr含量对CrxMoNbTiZr系高熵合金组织与性能的影响

采用真空电弧熔炼的方法制备了Cr_xMoNbTiZr系高熵合金(x=0, 0.5, 1, 1.5)。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计以及电化学工作站研究了Cr含量对该高熵合金结构、组织、硬度和耐蚀性能的影响。结果表明,Cr的添加使合金由单相BCC结构转变为富Zr相与富Mo-Nb相的双相BCC结构,随着Cr含量增加,在富Zr相中还有富Cr的Laves相析出;Cr_1.5MoNbTiZr合金具有最高硬度765.53 HV,这是由于第二相析出强化、固溶强化与高熵合金晶格畸变的共同作用;Cr的加入增加了Cr_xMoNbTiZr系高熵合金在质量分数为3.5%NaCl溶液中发生腐蚀倾向,但降低了该系高熵合金的腐蚀速率,同时发现Cr的添加存在一个临界值来保证合金的抗点蚀能力,超过这个临界值合金就会更容易发生点蚀现象。     

Effects of V Addition on Microstructural Evolution and Mechanical Properties of AlCrFe2Ni2 High-Entropy Alloys

The effects of vanadium addition on the microstructural evolution and mechanical properties of AlCrFe₂Ni₂ high-entropy alloy (HEA) were investigated. The results showed that the AlCrFe₂Ni₂V_0.2 HEA was composed of FCC phase, disordered BCC phase, and ordered BCC (B2) phase. With the increase in vanadium content, the formation of FCC phase was inhibited, and a transition from FCC phase to BCC phase occurred. The FCC phase disappeared completely when the value of x exceeds 0.4 in AlCrFe₂Ni₂V_x HEAs. Besides, the amplitude-modulated microstructure morphology transformed from a B2 phase matrix with dispersed BCC nano-phase into an alternating interconnected B2 and BCC phases. Vanadium element has the function of stabilizing BCC phase and B2 phase in AlCrFe₂Ni₂V_x alloys. The hardness of AlCrFe₂Ni₂V_x alloys increased from HV 332.4 to HV 590.7, while the yield strength increased from 765 to 1744.6 MPa with increasing vanadium content, which was mainly due to the decreasing content of FCC phase and the solid solution strengthening of vanadium element. At the same time, the compression ratio of the alloys decreased with the disappearance of the FCC phase. Among the alloys, the AlCrFe₂Ni₂V_0.2 alloy possessed the most excellent comprehensive mechanical properties with yield strength, fracture strength, and compressive ratio 1231.1, 2861.9 MPa, and 44.5%, respectively.     

钛合金表面激光熔覆AlBxCoCrNiTi高熵合金涂层的组织与性能

目的研究AlB_xCoCrNiTi(x=0、0.5、1)高熵合金涂层的组织及性能,提高钛合金表面硬度及耐磨性。方法采用激光熔覆技术在TC4钛合金表面制备出AlB_xCoCrNiTi高熵合金涂层,运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)等材料分析手段,研究了B含量对高熵合金涂层形貌、组织结构、成分的影响,并采用维氏硬度计以及摩擦磨损试验检测了熔覆涂层的硬度和耐磨性能。结果高熵合金涂层与基体的整体结合形貌良好。未添加B的高熵合金涂层主要由BCC相和晶体结构类似(Co,Ni)Ti_2相组成。随着B的加入,高熵合金涂层的晶粒得到细化,BCC相含量增加,(Co,Ni)Ti_2相含量有所减少,且熔覆层原位生成了TiB_2硬质相,TiB_2硬质相含量随B含量的增加而增加。熔覆涂层的硬度和耐磨性与B含量呈正相关关系,AlB_1CoCrNiTi高熵合金涂层的平均显微硬度最大,为814HV,且AlB_1CoCrNiTi高熵合金涂层的磨损量最小,其耐磨性约为未添加B的高熵合金涂层的7倍。结论 B含量的增加,有助于改善AlB_xCoCrNiTi高熵合金涂层的摩擦学性能,AlB_xCoCrNiTi高熵合金涂层有效提高了钛合金表面的硬度及耐磨性能。     

碳含量对Al0.5Co0.5NiCrFe高熵合金涂层组织与性能的影响

使用氩弧熔覆制备不同碳含量Al_0.5Co_0.5NiCrFe高熵合金涂层,研究碳含量对Al_0.5Co_0.5NiCrFe高熵合金涂层组织与性能的影响。结果表明:碳加入后,高熵合金均由单一的FCC结构组成,并没有表征出其他物质,但根据高熵合金显微组织与能谱分析可以发现,高熵合金的枝晶间有碳铬化合物生成。高熵合金涂层的组织为典型的树枝晶结构,随着碳含量的增加,组织不断细化。随碳含量的增加,高熵合金涂层的硬度不断升高,当碳含量为4%时,硬度(383.2 HV0.5)和耐磨性均为最佳。随碳含量的不断增加,高熵合金的耐腐蚀性先增强后减弱,碳含量为2%时耐腐蚀性最佳。根据单位面积氧化增量,高熵合金的抗氧化性先增大后减小,当碳含量为2%时,抗氧化性最佳。     

激光功率对FeCoNiCrMo高熵合金/氧化石墨烯复合涂层组织及耐腐蚀性能的影响

以17-4PH不锈钢为基体材料,采用激光熔覆技术在不同激光功率(1600, 1800, 2000, 2200 W)下制备了FeCoNiCrMo高熵合金/氧化石墨烯复合涂层,研究了复合涂层的显微组织、物相组成、显微硬度分布和耐腐蚀性能。结果表明,制备的FeCoNiCrMo高熵合金/氧化石墨烯复合涂层的微观组织由体心立方(BCC)固溶体和M₂₃C₆、M₇C₃、Co₂C等金属间化合物组成;随着激光功率的增加,金属间化合物形成的析出相增加,涂层耐腐蚀性能先增加后降低。当激光功率为2000 W时,涂层的硬度最高,且具有最佳的耐腐蚀性能,其自腐蚀电位为0.631 V,约为基体的2.66倍,自腐蚀电流密度为0.319 μA/cm²。激光功率是影响FeCoNiCrMo高熵合金/氧化石墨烯复合涂层组织及耐腐蚀性的显著因素,激光功率的增大促进了涂层中碳化物析出相的生长,有利于提高涂层硬度与耐腐蚀性能,但过高的激光功率下生成的大量硬质金属间化合物增大了涂层的裂纹敏感性,涂层产生明显裂纹,导致涂层耐腐蚀性能降低。     

钨表面WTaTiVCr高熵合金层的组织与性能

使用双辉等离子体渗金属技术,通过调整渗金属温度在钨表面制备了WTaTiVCr高熵合金层,使用扫描电镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、显微硬度计、往复摩擦试验和电化学腐蚀试验等对其组织成分、力学性能、耐磨性和耐蚀性等进行了分析。结果表明:当渗金属温度为1150 ℃、源极与阴极电压差为400 V时,可以得到含有扩散层、沉积层的复合渗金属层,其中扩散层区域各元素的原子分数为W_0.38Ta_0.14Ti_0.2V_0.2Cr_0.08,相结构为单相BCC结构,符合高熵合金层的相结构与元素组成规律。同时其表面硬度由于受到固溶强化、晶格畸变等强化机理,与纯钨相比有很大的提升,达到1300 HV0.2以上。另外,该渗金属层的平均摩擦因数为0.447,磨损率为3.43×10^-8 mm³/(N·mm),腐蚀速率为3.87 mg/(m²·h),具备一定的耐磨性和耐蚀性。综合以上结果,通过双辉技术在钨表面制备的WTaTiVCr高熵合金层可以有效提高W基体的力学性能和耐腐蚀性能。