AlCr1.3TiNi2共晶高熵合金的高温摩擦学性能及磨损机理

采用电磁悬浮熔炼+直接铸造的方法制备了千克级的AlCr_1.3TiNi₂共晶高熵合金,借助TEM、APT等表征手段分析了该合金的微观组织与成分分布,使用HT-1000摩擦试验机对比研究了该合金与GH4169镍基高温合金的高温摩擦学性能。结果表明：该共晶高熵合金具有超细的层片状共晶组织(层片间距约350 nm),其共晶两相为晶格错配度只有约2%的bcc相与L2₁相,L2₁相中还存在大量的纳米析出相;≤600℃时,共晶高熵合金的磨损机理以磨粒磨损为主,其磨损率均低于GH4169合金;800℃时,共晶高熵合金的磨痕表面塑性变形加剧,其摩擦系数明显高于GH4169合金,但2者的磨损率相差不大。GH4169合金高温耐磨性的提高得益于其磨损表面氧化物膜的形成,而共晶高熵合金出色的耐磨性主要与其良好的高温组织稳定性及力学性能有关。     

FeCoCrNiZr x 高熵合金的磁性和电化学性能

采用真空电弧熔炼法制备了不同Zr含量的FeCoCrNiZr_x（x=0.5,0.75,1）高熵合金。研究了Zr含量对合金组织、磁性能和电化学腐蚀性能的影响。采用X射线衍射仪、扫描电镜、振动样品磁力计和电化学工作站对合金的磁性能和电化学腐蚀能力进行了研究。结果表明：FeCoCrNiZr_x合金具有典型的共晶组织,由面心立方固溶体和C15 Laves相组成。随着Zr含量的增加,合金硬度呈先增大后减小的趋势。根据合成的静态滞回曲线可以看出,FeCoCrNiZr_0.5合金具有顺磁性和铁磁性的混合型特征,FeCoCrNiZr_0.75合金表现为顺磁性,FeCoCrNiZr₁合金表现为典型的铁磁性。同时,FeCoCrNiZr_x合金在3.5%（质量分数）NaCl溶液中经历活化与钝化转变。当合金中的Zr含量为0.75%（原子分数）时,合金极化电阻具有最大的阻抗电容半径,钝化膜的耐腐蚀能力最强。     

粉末冶金法制备Al x CuFeNiCoCr高熵合金及其性能

采用粉末冶金法制备了Al_xCuFeNiCoCr高熵合金。研究了铝含量对合金性能和组织的影响,并讨论了合金制备过程中晶粒性能的变化。结果表明,在球磨过程中合金晶粒细化,且合金晶粒尺寸随Al含量的增加而增大。在烧结过程中,合金中会产生新的晶粒,并首先吸收一定热量形成含Al的金属间化合物。在1200 ℃加热2 h后,获得具有简单晶体结构的相,证实了高熵合金的形成。根据获得的能谱,合金组成均匀,合金化程度高。然而,随着Al含量的增加,出现了少量具有高Al含量的高对比度区域。合金具有良好的高温抗氧化性能和抗电化学腐蚀性能。随着铝含量的增加,合金的高温抗氧化性能提高。当Al含量为1mol%时,自腐蚀电压为-235 mV。随着Al含量的增加,硬度也增加。结果表明,当Al含量为1mol%时,合金具有最佳综合性能。     

Al0.1CoCrFeNi高熵合金力学性能的分子动力学研究

通过分子动力学方法研究了Al_0.1CoCrFeNi单晶高熵合金在室温（300 K）下沿轴向拉伸后的组织和力学性能变化。通过改变模拟应变速率和温度,分析了单晶高熵合金的拉伸性能;通过模拟室温拉伸实验,研究了含表面小裂纹单晶的显微组织和抗拉伸性能。结果表明,当应变速率在一定范围内时,抗拉伸强度随应变速率增大而增大;当应变速率为10¹⁰ s^-1时,杨氏模量和抗拉伸强度随温度降低而增大。表面有贯穿小裂纹的单晶高熵合金在拉伸一段时间后出现颈缩现象,随着大量滑移位错的快速发展,裂纹尖端出现应力集中,导致快速断裂。     

(NiAl)63-xV20Cr17Bx共晶高熵合金的组织和性能

采用非自耗真空熔炼炉制备了一组非等摩尔比的高熵合金(NiAl)_63-xV₂₀Cr17B_x(x=0、0.2、0.4、0.6、0.8和1.0,摩尔比),通过XRD、EPMA、万能材料试验机等手段研究了B含量对合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,(NiAl)₆₃V₂₀Cr₁₇合金为B2+BCC双相共晶结构,属于海藻状共晶枝晶,规则的片层共晶被不规则的片层共晶包围。随着B含量增加,(NiAl)_63-xV₂₀Cr₁₇Bx合金的微观结构由片层状共晶结构(x=0)转变为亚共晶结构(x>0.4),纳米沉淀物(含M₂B化合物)在初生相上析出。合金硬度先增加后减小,断裂强度和断裂应变持续增大。当x=0.8时,高熵合金具有良好的综合力学性能,其硬度(HV)为556,屈服强度为1 523 MPa,断裂强度为3 348 MPa,断裂应变为34.5%。     

高熵合金涂层的摩擦学性能研究进展

相比于传统合金的设计方法及性能规律,高熵合金这种新兴材料体系的出现,提供了一种新的研究发展思路,且在各应用领域上表现出了极好的性能及发展潜力,为合金领域注入了新的活力.以涂层这一领域为重点,简要介绍了高熵合金的定义,解释了其基本的四大核心效应(高熵效应、迟滞扩散效应、晶格畸变效应以及鸡尾酒效应),以及近年来研究者们...     

Nb含量对Fe0.5MnNi1.5CrNb x 高熵合金微观结构和力学性能的影响

采用真空感应熔炼法制备了Fe_0.5MnNi_1.5CrNb_x（x=0,0.05,0.1,摩尔比）高熵合金,并分析了不同Nb含量对其组织和力学性能的影响。结果表明,不含Nb元素的合金具有单相fcc结构,其抗拉强度和断裂延伸率（即延展性）分别为519 MPa和47%。添加少量的Nb(x=0.05)后出现(200)织构和少量Fe₂Nb Laves相,合金的延展性增加到55%,并且抗拉强度增加到570 MPa。当Nb含量增加到x=0.1时,织构减少,而Fe₂Nb Laves相增多,抗拉强度和延展性分别为650 MPa和45%。     

共晶高熵合金成分设计的研究进展

共晶高熵合金由于优异的铸造性能以及优良的强塑性匹配受到了广泛关注,然而,共晶高熵合金的成分设计始终是一项挑战。针对这一项挑战,国内外学者开发了多种共晶高熵合金的成分设计方法。每种方法各有特点和局限性,本文对共晶高熵合金的成分设计方法进行了全面评述。     

添加微量B元素对Al19Co20Fe20Ni41共晶高熵合金显微组织及性能的影响

同时强化合金的力学性能和磁性能是软磁材料的理想化制备策略.通过制备非等原子比的Al19Co20Fe20Ni41共晶高熵合金,研究硼元素合金化对显微组织演变、相形成、力学性能和软磁性能的影响.随着B含量的增加,(Al19Co20Fe20Ni41)100-xBx合金的显微组织从最初的层片状共晶组织(x=0)转变为离异共晶组...     

激光表面处理Al0.3CoCrFeNi高熵合金组织特征

通过4种不同功率的脉冲激光（150,250,350,450 W）对铸态Al_0.3CoCrFeNi高熵合金进行处理。按相对于激光源的位置,合金组织分为3个部分：内部具有细胞状结构的中心影响区,具有长条结构的边缘影响区,以及未受影响的原始晶粒区域。由于激光引起的快速熔化和凝固,经不同功率处理的样品截面中均观察到细胞结构;另外,在激光影响区边缘发现了长条细胞结构。之后,将激光处理的样品分别在660和800 ℃下退火2 h,可以观察到沿细胞结构边界有沉淀相析出。通过硬度测试,表明激光表面处理和后续热处理相结合的方法显著提升了合金的硬度。     

纳米柱状多孔WO3- x /TiO2 薄膜的电致变色性能

采用反应磁控溅射在掠射角度α=0°和α=80°的条件下制备氧化钨（WO_3-x）薄膜,然后在其表面沉积二氧化钛（TiO₂）。利用X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电镜（FE-SEM）和X射线光电子能谱仪（XPS）对WO_3-x/TiO₂薄膜的晶体结构、表面/断面形貌以及表面化学成分进行表征。在三电极体系1 mol/L LiClO₄/PC溶液中,采用电化学工作站和紫外-可见分光光度计测试了WO_3-x/TiO₂薄膜的电致变色性能。XRD结果表明,WO_3-x/TiO₂薄膜为非晶态结构,与掠射角度无关。当掠射角度为80°时,获得了纳米柱状多孔薄膜。从 W 4f和Ti 2p的XPS谱图确认氧化钨为亚化学计量比的WO_3-x,而氧化钛为满足化学计量比的TiO₂。与致密薄膜相比,纳米柱状多孔薄膜需要较低的驱动电压且具有较快的响应速度。纳米柱状多孔薄膜的电荷容量为83.78 mC,是致密薄膜电荷容量30.83 mC的2倍以上。在±1.2 V驱动电压下,注入和脱出离子扩散速率分别为D_in=5.69×10^-10 cm²/s和D_de= 5.08×10^-10 cm²/s。与纯WO₃薄膜相比,WO_3-x/TiO₂薄膜的电致变色循环稳定性更好。纳米柱状多孔薄膜在可见光范围内具有较大的光调制幅度,因此其光密度变化（ΔOD）大于致密薄膜。     

复合粘结La0.8Ce0.2Fe11.7- x Mn x Si1.3H1.8 磁工质的磁性能

采用中频感应炉制备La_0.8Ce_0.2Fe_11.7-xMn_xSi_1.3母合金并退火,将合金饱和氢化后破碎成粉末。通过环氧树脂粘结,将居里温度T_C间隔为5 K的多种La_0.8Ce_0.2Fe_11.7-xMn_xSi_1.3H_1.8（x=0.23,0.26,0.29,0.32,质量分数,%）合金粉末进行混合粘结,提高合金的磁熵半峰宽。用VersaLab和绝热温变直接测量仪测试粘结样品的磁性能。结果表明,与单一成分粘结样品相比,混合粘结样品的最大等温磁熵变有所降低,磁熵半峰宽以及相对制冷能力有所提高。含4种成分的混合粘结样品的相对制冷能力可以达到139.2 J/kg。     

Ni48Co1Mn37In14- x Al x 磁性记忆合金马氏体相变、力学性能和耐腐蚀性能

采用电弧熔炼的材料制备方法,研究了微量的主族元素Al掺杂对Ni₄₈Co₁Mn₃₇In_14-xAl_x (0≤x≤2)磁性形状记忆合金显微组织、晶体结构、马氏体相变、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明：用Al替代部分In,合金的晶粒尺寸明显减小,掺杂2at%的Al元素,平均晶粒尺寸缩小到10 μm左右,大约为未掺杂样品的三十五分之一;当Al掺杂量在0.25at%~2at%时,金属Al完全固溶到基体中,而且Al在合金中的固溶度随掺杂量的增加有所提升,当Al掺杂量为2at%时,Al在基体中的固溶度接近2at%;随着Al对In的取代,室温下合金由L2₁立方奥氏体与单斜6M马氏体的两相结构转变为单一的6M调制马氏体相结构,晶胞体积逐渐减小,马氏体相变温度呈现上升趋势;合金抗压强度不断增大,Ni₄₈Co₁Mn₃₇In₁₂Al₂的抗压缩断裂强度与Ni₄₈Co₁Mn₃₇In₁₄相比提高了160%,压缩应变也由5.46%增加到6.36%;适量的Al替代In后,合金在人工海水中的耐腐蚀性能总体呈现不断增强的趋势,Ni₄₈Co₁Mn₃₇In₁₂Al₂合金的耐腐蚀性能明显高于Ni₄₈Co₁Mn₃₇In₁₄合金,且其耐腐蚀性接近于304不锈钢。     

不同碳/氮比的Ti(C x , N1- x )基金属陶瓷的显微组织与性能

Ti(C_x,N_1-x)基金属陶瓷是用不同碳氮比制造的。研究了碳/氮比对芯-环结构和金属陶瓷性能的影响。结果表明,由于孔太多, Ti(C_0.5,N_0.5)基金属陶瓷的性能较差。随着碳/氮比的增加,白核/灰环的形成率降低,并且微观结构的均匀性增强。因此,基于 Ti(C_0.7,N_0.3)的金属陶瓷显示出优异的力学性能,但有少量的孔隙和较低的相对密度。与Ti(C_0.7,N_0.3)基金属陶瓷相比,TiC基金属陶瓷在没有N元素的情况下具有较高的相对密度且无孔隙,但其晶粒较粗大。为了获得细晶粒和高密度的显微组织,将0.25%Cr₃C₂-0.75%VC（质量分数）引入到TiC基金属陶瓷中,获得了优异的硬度、横向断裂强度和韧性。另外,在Ti(C_0.7,N_0.3)基金属陶瓷中也添加了0.25%Cr₃C₂-0.75%VC,但其力学性能低于Ti(C_0.7,N_0.3)的金属陶瓷,这是因为细颗粒和反应颗粒与Ti(C,N)发生了急性固溶反应。研究了基于不同C/N比的Ti(C_x,N_1-x)基金属陶瓷的切削性能和摩擦性能。结果表明,具有0.25%Cr₂C₃-0.75%VC的TiC基金属陶瓷在室温下的摩擦系数最低,为0.15,在1000 r/min的高速切削过程中,使用寿命最长。     

0.74BiFe1- x Ga x O3-0.26BaTiO3 高温无铅压电陶瓷的相变行为及电性能

准同型相界（MPB）对提升压电陶瓷的压电性能具有重要的作用。BiFeO₃-BaTiO₃体系的准同型相界通常位于0.70BiFeO₃-0.30BaTiO₃组分附近。然而,对于BiFeO₃-BaTiO₃体系,BaTiO₃含量越高其居里温度越低。因此,在较低的BaTiO₃含量组分附近构建准同型相界是使其同时获得良好的压电活性和高居里温度的有效策略。采用固相法制备了0.74BiFe_1-xGa_xO₃-0.26BaTiO₃（x=0~0.05）系列无铅压电陶瓷,研究了Ga含量对其物相结构与电性能的影响。结果表明：随着Ga含量的增加,陶瓷样品从三方相逐渐向赝立方相转变。当x≤0.01,陶瓷样品为三方相结构;而当0.04≤x≤0.05,陶瓷样品为赝立方结构,在0.02≤x≤0.03形成了准同型相界（三方-赝立方）。另外,由于容忍因子的升高,该系列陶瓷的居里温度随着Ga含量的增加而略有降低。位于准同型附近的陶瓷样品表现出良好的压电活性和较高的居里温度。     

TiO2溶胶对Cu-Sn镀层微观组织结构和性能的影响研究

为了进一步提高Cu-Sn镀层的硬度和耐磨性,在保持镀层自润滑性能的基础上,采用纳米溶胶技术与复合电镀技术相结合的方法,将纳米TiO₂溶胶加入到电解液,制备获得TiO₂纳米粒子强化的Cu-Sn-TiO₂复合镀层。通过对显微硬度、摩擦学性能和微观组织结构的分析表明,适量纳米TiO₂溶胶的加入,细化了Cu-Sn镀层组织,提高了镀层的致密性,硬度和耐磨性均较Cu-Sn镀层显著提高。     

等离子熔凝Al2O3/GdAlO3共晶陶瓷的制备与组织

以77mol%Al2O3和23mol%Gd2O3的共晶配比混粉,以高温等离子为热源,加热粉体使其熔融,随后以空冷和水冷的不同冷却方式实现凝固,得到不同的冷凝试样。采用X射线衍射仪和场发射扫描电镜对试样的相组成和微观形貌进行表征。结果表明,采用不同冷却工艺制备的熔凝试样均具有部分连续的Al2O3/GdAlO3共晶组织,组织致密,相界面结合良好,没有气孔和杂质;与空冷试样相比,水淬试样组织得到细化,共晶间距达到0.2μm左右。