射频磁控溅射制备(AlCrTiZrNb)N高熵合金薄膜的微观组织和力学性能

研究了氮含量对(Al Cr Ti Zr Nb)N高熵合金薄膜微观结构和力学性能的影响,利用射频磁控溅射工艺在不同N2和Ar流量比下制备了(Al Cr Ti Zr Nb)N高熵合金薄膜。结果表明,随着氮气流量的升高,(Al Cr Ti Zr Nb)N薄膜的沉积速率逐渐下降,Al Cr Ti Zr Nb合金薄膜的结构由非晶态转变为由Me-N(金属氮化物)构成的面心立方固溶体结构,(Al Cr Ti Zr Nb)N薄膜的择优生长取向为(200)晶面。同时随着N2流量的增加,(Al Cr Ti Zr Nb)N高熵合金薄膜的硬度首先快速升高,随后略微降低。当N2∶Ar=1∶1时,(Al Cr Ti Zr Nb)N薄膜硬度最大值28.324 GPa,此时(Al Cr Ti Zr Nb)N薄膜呈现单一的面心立方固溶体结构,饱和Me-N相的形成与各元素的固溶强化作用是其硬度的增长的主要原因。     

Al_xCoCrFeNiCu_2高熵合金的组织结构及力学性能

采用真空电弧熔炼技术制备出不同Al含量的AlxCo Cr Fe Ni Cu2的高熵合金,研究Al含量对该高熵合金的微观组织及力学性能的影响。结果表明,该铸态高熵合金合金具有简单的bcc相固溶体结构及fcc相固溶体结构。AlxCo Cr Fe Ni Cu2(x=1,2和3)合金中fcc相固溶体的含量在增加;当x=4,5时,合金中bcc相固溶体的含量增加。合金的硬度随着Al元素的增加而提高。制备出的5种合金中Al4Co Cr Fe Ni Cu2硬度值最高。Al3Co Cr Fe Ni Cu2高熵合金具有较高的屈服强度和断裂强度。     

多弧离子镀(Ti,Al,Zr,Cr)N多组元氮化物膜的研究

采用多弧离子镀技术,使用Ti Al Zr合金靶和Cr靶,在W18Cr4V高速钢基体上沉积(Ti,Al,Zr,Cr)N多组元氮化物膜.利用扫描电镜(SEM)、电子能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)对薄膜的成分、结构和微观组织进行测量和表征;利用划痕仪、显微硬度计测评薄膜的力学性能.结果表明,获得的多组元氮化物膜仍具有B1 NaCl型的TiN面心立方结构;薄膜的成分除-50V偏压外,其它偏压下的变化均不明显;增大偏压可减少薄膜表面的液滴污染,提高薄膜的显微硬度及膜/基结合力,最高值可分别达到HV3300和190N.     

FeCrNi合金表面MnO薄膜的制备及其抗渗碳性能

为了提高铁铬镍合金(Fe Cr Ni)的抗渗碳性能,在Fe Cr Ni合金表面电镀金属Mn薄膜,然后利用低氧分压氧化法在Fe Cr Ni合金表面制备Mn O薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等研究Fe Cr Ni合金表面Mn O薄膜的组织结构、形貌、薄膜与基体界面扩散层情况及Mn O薄膜的抗渗碳性能。结果表明:经低氧分压氧化法处理后,金属Mn薄膜完全氧化为Mn O薄膜,且在Mn O薄膜和基体之间形成扩散层,扩散层中出现了Mn Cr_2O_4尖晶石相,Mn O薄膜具有明显的抗渗碳效果。     

Zr1-xTix(Ni0.6Mn0.3V 0.1Cr0.05)2(x=0～0.5)Laves相储氢合金的电化学性能

本文研究Zr1-xTix(Ni0.6 Mn0.3V0.1Cr0.05)2(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)系Lav es相储氢电极合金的气态P-C-T性能、晶体结构及电化学性能.XRD分析表明,Ti合金化使 Zr基储氢合金主相从C15相转变为C14相.当x>0.2时,第二相Zr7Ni10相消失, 并出现TiNi相.Ti合金化使Zr基储氢合金中C15相和C14相的晶格常数线性递减.气态P-C-T 测试表明,Ti合金化从x=0增加至x=0.5时合金的吸放氢平台压力升高约10倍,但降低了储氢合金的最大储氢容量.电化学测试表明,Ti合金化有利于改善Zr基储氢合金的活化性能, 这与Ti在KOH溶液中易于溶解有关,但过高的Ti含量降低了合金电极的循环稳定性.Zr1 -xTix(Ni0.6Mn0.3V0.1Cr0.05)2合金的电化学容量和高倍率放电性能均随合金中Ti含量的增加先上升后下降,这与合金的相结构组成有很大关系 .     

脉冲偏压对304不锈钢表面多弧离子镀CrAlN薄膜结构和耐蚀性能的影响

目前,鲜见有关脉冲偏压对多弧离子镀Cr Al N薄膜耐蚀性能影响的报道。以不同的脉冲偏压在304不锈钢表面多弧离子镀Cr Al N薄膜。采用扫描电镜、显微镜、X射线衍射仪、硬度仪、粗糙度仪分析了Cr Al N薄膜的表面形貌、相结构、硬度、表面粗糙度及耐蚀性能,分析了脉冲偏压对相关性能的影响。结果表明:随着脉冲偏压幅值的增大,Cr Al N薄膜表面大颗粒及凹坑尺寸和数量减少,薄膜质量提高;Cr Al N薄膜主要由(Cr,Al)N相组成,随着偏压增加,Cr Al N薄膜出现(220)择优取向;Cr Al N薄膜表面粗糙度随脉冲偏压增大而减小,显微硬度随脉冲偏压的增大而增大;Cr Al N薄膜在3.5%Na Cl溶液中的耐蚀性随着脉冲偏压的增大而增大,脉冲偏压为400 V时,Cr Al N薄膜与基体304不锈钢的腐蚀速率之比为0.34,薄膜的综合性能最好。     

Al_xFeCoCrNiCu(x=0.25、0.5、1.0)高熵合金的组织结构和电化学性能研究

研究了不同Al含量AlxFeCoCrNiCu(x=0.25、0.5、1)高熵合金的组织结构,探讨了Al含量对合金电化学性能的影响,并与304不锈钢进行对比。结果表明,制备的高熵合金晶体结构由简单的FCC结构转为FCC和有序BCC结构。与此同时,随着Al含量的增加,合金的硬度越大,从165HV提高到485HV。极化曲线表明,在0.5mol/L H2SO4溶液和1mol/L NaCl溶液中,高熵合金和304不锈钢相比,Al0.5FeCoCrNiCu合金表现出较好耐腐蚀性和抗孔蚀能力。     

(Ti,Al, Cr)N膜系的研究进展

总结了(Ti,Al,Cr)N膜系的沉积方法并讨论了化学成分、N2流量以及基底偏压等工艺参数对薄膜产生的影响,针对(Ti,Al,Cr)N膜系的相组成与膜层成分、抗氧化性、耐腐蚀性、显微硬度、抗摩擦磨损性能以及膜基结合力等方面进行了详细阐述.在此基础上,对(Ti,Al,Cr)N膜系的未来发展进行了展望,以期为多组元氮化物硬质膜的研究提供参考.     

机械合金化方法制备AlxCoCrCu0.5FeNi高熵合金组织结构和性能研究

采用机械合金化和真空热压烧结方法制备了Al_xCoCrCu_(0.5)FeNi高熵合金,研究Al含量对合金系的晶体结构、显微组织、硬度、压缩性能以及摩擦磨损行为的影响。球磨60h和真空热压烧结后的晶体结构均为FCC和BCC双相结构,但相对含量发生变化。Al含量的增加使合金塑性降低,硬度和强度增大,低Al含量的Al_0、Al_(0.5)合金塑性好,强度低,压缩量高达30%和25.6%;高Al含量的Al_(1.0)、Al_(1.5)合金塑性较差,强度高,压缩强度达到1855MPa和2083 MPa,原子半径大的Al含量增加造成严重的晶格畸变,使固溶强化效应增加是合金硬度和强度升高的主要原因。随着Al含量的增加,合金的断裂方式由韧性断裂向脆性断裂转变。合金的耐磨性与硬度呈正相关关系,Al_0、Al_(0.5)、Al_(1.0)的磨损机制为黏着磨损与磨粒磨损,Al_(1.5)合金则为磨粒磨损。     

Ti0.4Zr0.1V1.1Mn0.5Ni0.4Crx（x=0,0.1,0.2,0.3）储氢合金的微观结构和电化学性能

采用XRD、SEM-EDS等方法对Ti0.4Zr0.1V1.1Mn0.5Ni0.4Crx(x=0,0.1,0.2,0.3)储氢合金的微观结构及电化学性能进行了表征。XRD分析结果表明Ti0.4Zr0.1V1.1Mn0.5Ni0.4Crx(x=0,0.1,0.2,0.3)储氢合金由BCC结构的V基固溶体主相和少量的C14Laves第二相组成。SEM-EDS分析结果表明,V基固溶体主相为树枝晶结构,C14Laves相呈网格状沿着主相晶界析出。电化学测试结果表明,Ti0.4Zr0.1V1.1Mn0.5Ni0.4Crx(x=0,0.1,0.2,0.3)氢化物电极在303K下,随Cr含量的增加,最大放电容量分别为574.6mAh/g、418.8mAh/g、368.8mAh/g和322.9mAh/g。当x=0.3时,合金电极在333K下的最大放电容量达到了824.1mAh/g。Cr的添加显著提高了合金电极的高倍率放电性能和循环寿命,40次充放电循环后Ti0.4Zr0.1V1.1Mn0.5Ni0.4Cr0.3合金电极的容量保持率为62.3%。     

冷轧对Al_(10)Cu_(25)Co_(20)Fe_(20)Ni_(25)高熵合金组织结构及力学性能的影响

对铸态Al10Cu25Co20Fe20Ni25高熵合金进行冷轧处理后进行室温拉伸测试,并利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)分别对其相结构、微观组织形貌及拉伸断口进行分析。结果表明:经冷轧工艺处理后,Al10Cu25Co20Fe20Ni25高熵合金硬度最大为285HV,较轧制前提高了51.6%;在变形量为40%时,抗拉强度达到最大值,为638MPa,是铸态合金的2.7倍。拉伸断口分析表明,铸态合金的断裂模式为树枝晶沿晶断裂和韧窝型延性断裂,而冷轧态合金主要为韧窝型延性断裂模式。     

多元合金团簇构型优化的研究

为了研究多元合金基体的稳定性,探讨了获得多元合金团簇平衡几何构型的途径,根据随机行走思想编写了多元合金构型优化的计算程序,并铸造了3种合金样品,其基体成分分别为Fe7Cr0.68Mn2.0V1.47Ni1.37Si0.7C,Fe8Cr0.74Mn2.3V1.45Ni1.55Si0.5C,Fe7Cr0.80Mn1.86V1.47Ni1.47Si0.8C,研究了这3种Fe基多元合金奥氏体基体的稳定性及平衡几何构型.计算结果表明:合金1的奥氏体基体最稳定,合金3的奥氏体基体最不稳定,最容易转变成马氏体,与X射线衍射结果一致.     

5V锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4改性研究现状

近年来,研究人员发现过渡金属掺杂尖晶石材料LiMxMn2-xO4(M=Ni,Co,Cr,Cu,Fe,Al),放电平台可以达到5V左右.在这些材料中,由于LiNi0.5Mn1.5O4具有相对较高的容量,放电平台维持在4.7V,而备受关注.但是LiNi0.5 Mn1.5O4仍然存在结构不稳定、容量衰减比较严重等问题,研究人员通过掺杂金属离子或者取代部分氧来提高材料性能,以及通过包覆来减少材料与电解液的接触.综述了近年来为进一步提高LiNi0.5Mn1.5O4电化学性能而对其进行改性的一些研究成果.     

TiCu_(0.5)Al_(0.5)Cr_(0.2)Ni_(0.1)高熵合金微观组织及性能研究

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对TiCu_(0.5)Al_(0.5)Cr_(0.2)Ni_(0.1)高熵合金的相组成、相形貌、元素分布进行了系统研究,利用显微维氏硬度计测量了合金在室温下的硬度,通过电子万能试验机对合金进行了室温压缩试验,并在实验室模拟环境下进行合金防腐防污性能研究。结果表明:TiCu_(0.5)Al_(0.5)Cr_(0.2)Ni_(0.1)高熵合金主要由六方晶系Ti(CuAl)_2组成,大块状Ti(CuAl)_2相间存在条状组织,条状为AlCu_2Ti相,条间为CuTi_2相。树枝晶(DR)内Al元素和Cr元素含量较高,枝晶间(ID)Ti元素含量高于枝晶区域,而Ni元素和Cu元素整体分布较均匀。枝晶间(ID)显微硬度平均值为772HV,树枝晶DR显微硬度为690HV,枝晶间(ID)显微硬度高于树枝晶(DR)的;室温压缩强度为1 091 MPa。合金耐腐蚀性能良好,60℃人造海水中合金腐蚀失重量仅为-0.000 05 g,并具备一定的防污功能。     

Al含量对CrFeNiAlxSi系高熵合金性能的影响

选取与天然铬铁矿粉有效成分相近的Al、Cr、Fe、Ni、Si元素为高熵合金成分,采用激光烧结技术制备CrFeNiAl_xSi系高熵合金,研究了Al含量对CrFeNiAl_xSi系高熵合金的物相结构、显微组织、密度和孔隙率、显微硬度、耐磨和抗高温氧化性能的影响。结果表明：CrFeNiAl_xSi(x=0.2、0.4、0.6、0.8、1.0)系高熵合金由BCC+FCC相构成,随着Al含量的提高FCC相减少;x=0.6的合金硬度最高,为813.3HV;合金的密度降低孔隙率提高,x=0.2的合金密度最大,为4.21 g·cm^-³,孔隙率最低,为26.46%;x=0.6的合金耐磨性能最佳,磨损率为69.50 mg·cm^-²;随着Al含量的提高,合金的抗高温氧化性能明显提高。     

Ti-Cr-Mn-M(M=V、Fe、Ni、Cu)合金的储氢性能

为改善Ti(Cr-Mn)2 AB2型合金的储氢性能,采用A侧过化学计量和过渡金属部分替代Mn进行多元合金化,系统研究了Tix(Cr-Mn-M)2(x=1.0,1.1;M=V、Fe、Ni、Cu)合金的储氢性能.研究结果表明,V、Fe、Ni、Cu部分替代Mn进行多元合金化后,合金主相仍保持C14(MgZn2)型Laves相,合金晶胞体积增大.合金化元素部分替代Mn后合金的活化性能得到明显改善,合金吸放氢量增大,吸放氢压力滞后减小.除Fe使合金放氢平台压力有所升高外,其余合金化元素均使合金的吸放氢平衡压力有不同程度的降低,这是由于合金的晶胞体积增大所致.在所形成的合金中,以Ti1.1Cr1.2Mn0.5CuO0.3的综合性能最好,其室温下吸放氢量分别达到1.95%和1.72 9,6(质量分数).采用该合金与自制的轻质高压储氢容器(工作压力为40MPa)复合组成金属氢化物复合式高压储氢器,对其储氢密度的计算结果表明,当储氢合金的填充量(体积分数)达到0.20时,该复合式储氢器总的体积储氢密度将提高57%.     

V_(1.95)Ti_(0.5)Cr_(0.5)NiO_(0.05)Al_xFe_y(x,y=0～0.05)贮氢合金的组织结构和电化学性能

为了获得有较高电化学放电容量和良好循环稳定性的V基固溶体贮氢电极合金,采用感应熔炼方法制备了一系列含Al和Fe的V基贮氢电极合金V1.95Ti0.5Cr0.5NiO0.05AlxFey(x,y=0~0.05),通过X射线衍射、金相显微镜和电化学测试等手段研究了添加不同含量的Al和Fe对合金显微组织和电化学性能的影响。结果表明,所有合金均由BCC结构的V基固溶体主相和TiNi基第二相组成。电化学测试表明,增加Al含量后,合金的最大放电容量由345.2mAh/g(x=0)增加到430.7mAh/g(x=0.05),同时合金的高倍率放电性能、交换电流密度和氢的扩散系数得到改善。而随着Fe含量的增加,合金的循环稳定性能得到了一定的提高,但是最大放电容量有所降低。     

AlxCrFeNi3Ti0.3高熵合金的微观组织、力学和摩擦学性能研究

为给Al_xCrFeNi₃Ti_0.3高熵合金在摩擦磨损领域的应用提供技术支撑和理论支持，利用电弧熔炼技术制备了Al_xCrFeNi₃Ti_0.3高熵合金，通过X射线衍射仪、维氏硬度计、摩擦试验机、万能试验机、三维轮廊仪、扫描电镜等研究了不同Al含量对高熵合金组织、力学与摩擦学性能的影响。结果表明：Al的加入使高熵合金由单一的FCC相转变为FCC和BCC两相共存，且两相均呈现出树枝晶结构。随着Al含量的增加，合金的密度降低，但合金的硬度、屈服强度和抗压强度显著增大，表现出优异的综合力学性能。Al的加入显著改善了高熵合金的耐磨性能，其中Al_1.2CrFeNi₃Ti_0.3高熵合金的室温耐磨性能较不含Al的高熵合金提高了约8倍，且合金的磨损机制由磨粒磨损转变为氧化磨损。其强度和硬度的提高以及磨损表面硬质氧化层的形成是合金耐磨性能改善的主要原因。     

溅射SmCo基永磁薄膜的结构和磁性能研究

以Sm(Co0.62Fe0.25Cu0.1Zr0.03)7.5合金为靶材,采用磁控溅射工艺在单晶Si基片上沉积了SmCo基永磁薄膜。研究了溅射工艺参数对薄膜的晶体结构、微观结构和磁性能的影响。结果表明:溅射气压和溅射功率的改变引起了永磁相变,这主要依赖于溅射工艺条件对薄膜Sm含量的影响。高的溅射压强和溅射功率都会引起薄膜晶粒的粗大化和薄膜表面的粗糙化。薄膜的晶体结构和微观结构随溅射参数的变化决定了薄膜的面内磁学行为。当溅射压强为0.3 Pa和溅射功率为5.1 W/cm2时,制备的退火态SmCo基薄膜为TbCu7单相晶体结构,其面内永磁性能良好。     

添加Be对CoCrFeNi高熵合金组织和性能影响的研究

目的 研究CoCrFeNi高熵合金组织和性能在添加Be后的变化,通过高熵合金固溶体相形成规律,设计从面心立方固溶体转变至含体心立方及金属间化合物的(CoCrFeNi)1-xBex系列高熵合金。方法 通过计算验证(Co Cr FeNi)1-xBex系列高熵合金的成分是否落入固溶体区域,并对上述成分高熵合金组织和力学性能进行研究。结果 Be元素的原子数分数为4%时,高熵合金仍为单一的FCC相结构,随着Be元素含量的进一步增加,基体中出现BCC相和金属间化合物。Be的添加使得(Co Cr Fe Ni)1-xBex高熵合金的屈服强度及显微硬度均大大提高,同时密度降低。结论 根据相形成规律设计的(Co Cr Fe Ni)1-xBex系列高熵合金表明,适量添加Be元素可以改善CoCrFeNi高熵合金的综合物理力学性能。