Zn元素含量对高熵合金AlFeTiCrZnxCu力学性能的影响

已有研究表明AlFeTiCrZnCu高熵合金是简单的立方晶体结构,为了进一步研究其中元素含量的影响,采用基于平面波赝势,并结合广义梯度近似(GGA)的第一性原理密度泛函理论从头计算的方法,在立方结构晶胞的单个原子上用虚拟晶体近似(VCA)的方法建立高熵合金的长和固溶体结构模型,计算了高熵合金AlFeTiCrZn_xCu在Zn元素含量不同时的晶格常数及密度、弹性模量及生成热。计算结果表明,随着Zn元素含量的增加,高熵合金AlFeTiCrZn_xCu的密度增大晶格常数减小;减小或是不含有Zn元素会提高高熵合金AlFeTiCrZn_xCu的力学稳定性;高熵合金AlFeTiCrZn_xCu的脆/韧性也因为Zn元素含量不同或是判断依据不同而有所差异;高熵合金的热力学稳定性随着Zn元素含量的增加而降低,但是整体体系的稳定性有所增强。     

高熵合金的变形行为及强韧化

高熵合金是近年来涌现出的一种新型金属材料。不同于传统合金设计以1种或2种元素为主添加其它合金元素为辅的方案,高熵合金由多种元素以等原子比或近等原子比的成分组成,具有独特的原子结构特征,因而呈现出诸多不同于传统合金的独特性能。自高熵合金被首次报道以来,目前已经研发出了一系列的高熵合金体系,在物理、化学、热力学性能方面显示出独有的优势,尤其在力学行为方面显示出高强、高硬、耐磨、耐蚀、抗高温软化等优异的性能,在国际学术界引起了广泛的关注和研究兴趣,已经成为新的研究热点。本文从高熵合金变形机理研究存在的挑战出发,主要综述了高熵合金的力学性能和变形行为特点,已经提出的强韧化方案及相关机理,并对未来高熵合金变形行为的研究进行了简单展望。     

AlCoCrCuFe高熵合金的组织结构与相演变

利用真空电弧熔炼法制备了AlCoCrCuFe高熵合金。采用XRD、SEM、EDS测试了AlCoCrCuFe高熵合金的物相结构和显微组织。结果表明:AlCoCrCuFe高熵合金是由BCC与FCC混合双相组成,其显微结构为典型的树枝晶,由富Al、Co、Cr与Fe元素的枝晶区域和富Cu元素晶间区域构成,这与合金元素的混合焓、晶体结构和原子半径差有关。枝晶区域为网格层状的调幅分解组织,枝晶边界附近有纳米颗粒析出,这主要是由于原子混乱度高、原子半径差大和迟滞扩散效应所引起的。     

激光熔覆高熵合金涂层的耐腐蚀性能研究进展

利用激光熔覆技术制备的高熵合金涂层已成为一种新兴的绿色清洁耐腐蚀涂层.为了最大程度发挥高熵合金涂层的耐腐蚀防护性能,需要探究激光熔覆高熵合金涂层耐腐蚀性能的影响因素及影响机理.首先阐述了高熵合金理论以及利用激光熔覆技术制备高熵合金涂层的优势,总结了高熵合金激光熔覆涂层优异耐腐蚀特性及耐腐蚀强化机理.重点综述了高熵合金元素组成、激光熔覆工艺参数、涂层后处理工艺以及服役温度4个因素,对高熵合金激光熔覆涂层耐腐蚀性能的影响规律与影响机理.高熵合金中适当添加Ni、Al、Ti等元素,在一定程度上可以提高涂层的耐腐蚀性,但是随着元素含量的进一步增加,由于高熵合金涂层的物相组成改变、晶格畸变严重、元素偏析加剧,可能导致涂层的耐腐蚀性能降低.适宜的激光加工参数可以使涂层具有较好的耐腐蚀性,原因在于涂层的缺陷较少、组织细密均匀.退火、激光重熔、超声冲击处理等涂层后处理工艺,通过改变高熵合金涂层的物相组成以及微观组织特征,来提高其耐腐蚀性.激光熔覆高熵合金涂层的服役环境温度越高,则腐蚀速率越快.最后,对激光熔覆高熵合金涂层的耐腐蚀性能强化方法进行了总结与展望.     

高熵合金薄膜研究现状与展望

高熵合金是一种由五种或者五种以上的元素以(近)等原子比组成的新型多主元合金材料,拥有众多优异的力学、物理和电学方面的性能,引起了科技工作者的极大关注.高熵合金薄膜是一种低维度形态(微米级)的高熵合金材料,不仅展现出与块体高熵合金相似的优异性能,而且在某些性能(如硬度)上甚至优于块体高熵合金,在诸多领域里展现出良好的应用...     

高熵合金的发展及工业应用展望

高熵合金是近十几年来出现的一类新型金属材料,通常由5种或5种以上的元素以等原子比或近等原子比构成,形成以固溶体相为主的组织结构。高熵合金概念的提出,突破了传统合金的设计理念,极大拓展了合金设计的空间。由于具有大晶格畸变、高混合熵、原子缓慢扩散和"鸡尾酒"效应等多重效应,高熵合金显示出高强度、高韧性、高硬度、异常优异的低温韧性、优异的耐腐蚀和抗辐照等独特性能。通过对高熵合金目前研究现状的系统总结,探讨了高熵合金作为一种新型结构材料在核能和石油工业等多个领域极端服役条件下的应用前景,着重分析了高熵合金在钻杆接头耐磨带、抗腐蚀套管和高性能隔水管等油气开发关键构件应用的可行性。     

磁控溅射制备高熵合金薄膜研究进展∗

作为新兴合金材料,多主元高熵合金打破了传统合金中主要组成元素为一种或两种的合金设计理念,由至少五种主要元素构成,从而获得的高熵效应使其在性能上往往比传统合金具有更大的优势,如高硬度、高强度、抗高温氧化、耐腐蚀等。 近年来,高熵合金薄膜的性能及制备技术同样备受学术界和工业界的关注。 磁控溅射薄膜制备技术具有成膜温度低、膜层致密、结合力好等优点,已逐渐应用于高熵合金薄膜的制备及性能研究,具有非常大的工程应用前景。 介绍直流、射频、离子束及脉冲磁控溅射的特点及其在高熵合金薄膜中的应用,重点分析不同磁控溅射技术下制备的高熵合金薄膜的相结构特点和规律,并系统地阐述薄膜优异的各种性能,最后展望磁控溅射技术制备高熵合金薄膜发展的方向。     

面心立方结构高熵合金研究进展

高熵合金是一种新型的多主元合金,因其独特的微观结构而显示出高强度、高硬度、耐磨性、热稳定性和耐腐蚀等优异的性能。近年研究发现大部分性能优异的过渡族元素高熵合金为FCC结构,而且对高熵合金的原子半径差、混合焓、配置熵和价电子浓度等参数进行计算可以预测其相结构,但此类合金的相结构及其演变与性能之间的关联尚不明确。本文综述了FCC高熵合金的结构、相结构演变及其性能,并对其未来的发展进行了展望。     

CoCrFeNiNbx高熵合金的研究进展

近十几年来,作为一种研究热门的新型合金,高熵合金已获得了材料界广泛的关注.其中,以等原子比CoCrFeNiMn合金为原型,已报道大量力学性能优异的fcc结构的高熵合金.近几年,由于其优异的铸造成形性能与综合力学性能,共晶高熵合金也逐渐得到科研人员的重视.本工作选取CoCrFeNiNbx合金体系,以析出强化型高熵合金和共...     

高熵合金高温抗氧化性的研究进展

高熵合金在高温下具有优异的力学性能,但在高温下抗氧化性能的不足制约了其实际工业应用.概述了高熵合金的氧化机理,包括氧化动力学规律、氧化行为以及合金元素氧化顺序规律等,归纳了高熵合金在高温下存在的问题.在此基础上,重点综述了近年来高熵合金高温抗氧化性的研究进展.其中,通过添加可生成保护性氧化物的元素可以提高高熵合金氧化层...     

轻质高熵合金的研究进展

高熵合金是由多种元素以等摩尔或近等摩尔的比例混合形成的一种新型合金,较大的密度极大地限制了其应用。为了降低高熵合金的密度,出现了由Al、Li、Mg、Ti等轻质合金元素组成的轻质高熵合金,其在交通运输、航空航天领域潜在的应用前景引起了广泛关注。本文阐述了轻质高熵合金的研究现状,分析了轻质高熵合金的组元设计方法、相组成以及制备工艺,进而归纳总结了目前不同种类的轻质高熵合金的性能,包括高强度、高硬度、高温抗氧化性、耐蚀性能等。最后总结了轻质高熵合金目前存在的一些问题以及对轻质高熵合金未来的研究方向进行了展望。     

低层错能CrCoNi基（中）高熵合金的强化方法研究

低层错能的CrCoNi基（中）高熵合金在室温或低温下具有优异的断裂韧性。同时,在冲击条件下变形机理的多样性使CrCoNi基(中)高熵合金具有优异的抗变形能力,有望作为抗冲击结构材料被应用于极端环境中。然而,金属材料“强度-塑性”的倒置关系在CrCoNi基(中)高熵合金中依然存在,低的屈服强度限制了CrCoNi基(中)高熵合金的潜在应用。因此,选择合适的强化方法,提高CrCoNi基(中)高熵合金的屈服强度,同时保持高塑性,成为目前高熵合金研究的热点。本文从固溶元素、晶内缺陷、相结构3个方面介绍了目前应用在CrCoNi基(中)高熵合金中的强化方法,从固溶原子、间隙原子、位错、孪晶、相变、梯度结构等多方面讨论了强韧化机制,并以CrCoNi基(中)高熵合金的变形机理为切入点,分析了不同方法对合金性能的提升机理,为低层错能高强韧合金的设计提供了思路。     

轻质高熵合金的研究进展

目前以一种或两种金属元素为主元的传统轻质合金在工业应用上有诸多局限性,如铝合金室温强度低、镁合金室温塑性和耐腐蚀性差且不易加工等。2004年叶均蔚首次正式提出高熵合金概念。高熵合金概念的提出为轻质合金的发展提供了新方向。区别于传统轻质合金,轻质高熵合金具有多种主元元素且混合熵较高,往往倾向于生成简单固溶体相。且轻质高熵合金表现出四大显著效应,即热力学上的高熵效应、动力学上的缓慢扩散效应、结构上的晶格畸变效应及性能上的"鸡尾酒"效应。独特的晶体结构和特性,使得轻质高熵合金具有传统轻质合金无法比拟的优点,如高强度、高硬度、优良的高温抗氧化性和耐腐蚀性能等。综述了轻质高熵合金的研究现状,阐述了轻质高熵合金的组元设计、制备方法、微观结构及合金性能,分析了轻质高熵合金现存的问题,并对轻质高熵合金未来的发展趋势进行了展望。     

Bi-Sn熔体在高熵合金上的润湿行为及界面特征

采用传统座滴法研究了低熔点合金(Bi-Sn)和高熵合金(AlCoFeNiCr和CuCoFeNiCr)之间的润湿行为及界面特征。借助扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)分析了Bi-Sn/AlCoFeNiCr和Bi-Sn/CuCoFeNiCr界面微观结构。结果表明:AlCoFeNiCr和CuCoFeNiCr高熵合金都是结构单一的固溶体,但Bi-Sn熔体在CuCoFeNiCr高熵合金基体上的润湿性明显地优于Bi-Sn熔体在AlCoFeNiCr高熵合金基体上的润湿性;Bi-Sn/CuCoFeNiCr界面发生剧烈的化学反应,有大量的界面反应物生成,Bi-Sn熔体中的原子Sn主要是沿着CuCoFeNiCr高熵合金中的富铜相扩散,而Bi-Sn/AlCoFeNiCr界面平直,且随着润湿温度的升高,Bi-Sn熔体中的原子向AlCoFeNiCr高熵合金基体的扩散程度加强并伴随化学反应,出现类似"皮下潜流"现象;由于CuCoFeNiCr高熵合金中富铜相的存在,为Bi-Sn在CuCoFeNiCr高熵合金基体上的铺展提供了"润湿通道"。     

高熵合金力学性能的影响因素

高熵合金作为当今材料领域的一个新的研究热点,相较于传统合金,其力学性能、化学性能及物理性能都有较大提升,在诸多领域都有广阔的应用前景,所以对于高熵合金的研究具有重大现实意义。目前而言,国内外关于高熵合金力学性能的研究获得了较多成果,主要集中在其影响因素方面。从元素种类与含量、陶瓷颗粒、制备工艺及加工工艺角度出发,综述了它们对高熵合金力学性能的影响。     

高熵合金L12纳米析出相的调控研究进展

高熵合金是一种由多种合金元素以等原子比或近等原子比组成的新型金属材料，其独特的原子结构和合金设计理念使高熵合金具有优异的性能。在高熵合金中通过引入韧性的L1₂纳米析出相阻碍位错运动，不仅可以提高强度还可以保证良好的拉伸塑性，这种L1₂析出相强化的高熵合金引起了广泛关注。对于L1₂相析出强化高熵合金而言，调控析出相的大小、形貌、分布及体积分数对改善析出强化高熵合金的力学性能至关重要。基于此，本文回顾了合金成分的选择和热机械处理工艺参数，如时效温度、时效时间、塑性变形等对L1₂相的影响规律，总结设计新型L1₂相强化高熵合金的方法，并对L1₂相析出强化高熵合金的研究进行了综述和展望。     

难熔高熵合金的强韧化途径与调控机理

在众多高熵合金中,由5种或5种以上的难熔金属元素,按照等原子比或者近等原子比混合形成的难熔高熵合金,凭借稳定的相结构和优异的高温性能,在高温材料领域具有广阔的应用前景。本文从难熔高熵合金的研究现状出发,综述典型难熔高熵合金的微观组织和相组成、室温和高温力学性能、强韧化机理与力学性能调控,并对未来难熔高熵合金的研究开发进行展望。首先,将难熔高熵合金按照组成相进行分类,分析了难熔高熵合金的微观组织和相组成,然后总结了难熔高熵合金的室温和高温力学性能与强韧化机理,并讨论了3种不同的强韧化方案,即化学成分调控、工艺调控和相结构调控。最后对未来难熔高熵合金的发展进行了展望,并对其未来重点研究方向提出了如下建议：借助计算机等技术,模拟与计算材料的性能与形成相,构建难熔高熵合金的研究平台与数据库;借助组合实验方法,加快筛选新的难熔高熵合金;掌握自上而下和自下而上的实验方法,探究性能优异的新型难熔高熵合金体系。     

高熵合金力学性能的影响因素

高熵合金作为当今材料领域的一个新的研究热点,相较于传统合金,其力学性能、化学性能及物理性能都有较大提升,在诸多领域都有广阔的应用前景,所以对于高熵合金的研究具有重大现实意义。目前而言,国内外关于高熵合金力学性能的研究获得了较多成果,主要集中在其影响因素方面。从元素种类与含量、陶瓷颗粒、制备工艺及加工工艺角度出发,综述了它们对高熵合金力学性能的影响。     

多主元高熵合金的研究进展

多主元高熵合金突破了以1种或2种金属元素为主的传统合金的设计理念,是一种有5种以上主元且每种主元原子百分数不超过35％的新型合金。高熵合金显现出许多不同于传统合金的组织和性能特点,是一个具有学术研究价值和工业应用潜力的材料领域。本文重点介绍了高熵合金的定义、组织和性能特点与研究状况。     

高熵合金特性和力学性能的研究进展

介绍了高熵合金的基本特性和主要力学性能,如硬度、压缩性能、拉伸性能和室温韧性;论述了合金元素和制备工艺对合金力学性能的影响.如何拓展高熵合金的应用范围以及通过调控合金的组织来提高合金的综合力学性能可能成为下一步的研究方向.