铸态和退火态Al_(0.5)CoCrFeNiTi_(0.5)高熵合金的组织与性能

采用真空电弧熔炼法熔炼出Al_(0.5)CoCrFeNiTi_(0.5)高熵合金,并在600、800和1000℃下进行真空退火热处理。利用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、电子探针(EPMA)、硬度计、万能试验机以及电化学工作站对合金铸态和不同温度退火态的微观组织、硬度、压缩力学性能以及在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性进行研究。组织分析表明:铸态和退火态的Al_(0.5)CoCrFeNiTi_(0.5)合金均由富(Cr,Fe)的FCC、富(Al,Ni,Ti)的BCC和σ三相组成,但退火处理使合金的组织形貌和各相的相对含量发生了改变,铸态下的粗大白色FCC柱状晶转变为细小的FCC+BCC+σ的混合组织;随着退火温度的升高,BCC和σ相含量增加。800℃退火态合金成分均匀性最好,1000℃退火态合金由于退火温度过高,组织粗大,元素偏析重新加剧。硬度试验和压缩试验结果表明:合金在铸态和3种温度退火态下的硬度都较高,表现出良好的抗回火软化能力;800℃退火态合金中由于BCC和σ相的增加,其硬度和屈服强度最高,但塑性最差。1000℃退火态合金由于大量σ相的析出以及组织粗大,其屈服强度、断裂强度和压缩形变率都急剧降低。600℃退火态合金具有理想的FCC、BCC和σ相的组成含量,其综合力学性能最好。电化学腐蚀试验表明:铸态和3种温度退火态的合金在3.5%NaCl溶液中都表现出良好的耐蚀性,800℃退火态合金由于其成分均匀性最好,耐蚀性最好。     

Al0.8CoCrFeNiTi0.2高熵合金铸态及退火态组织和性能研究

采用真空电弧熔炼法熔炼出Al0.8CoCrFeNiTi0.2高熵合金,并在600 ℃、800 ℃、1000 ℃下进行了真空退火热处理。利用X射线衍射仪（XRD）、光学显微镜（OM）、电子探针（EPMA）、硬度计、万能试验机以及电化学工作站对合金铸态和不同温度退火态的微观组织结构、硬度、压缩机械性能和在3.5wt.%的NaCl溶液、0.5mol/L的H2SO4溶液中的耐蚀性进行了研究。组织分析表明退火处理使合金的相组成和组织形貌都发生了改变,铸态下合金由BCC和FCC两相固溶体组成, 600 ℃、800 ℃和1000 ℃退火态下合金由BCC、FCC和σ相三相组成,800 ℃退火态中σ相析出最多。随着退火过程的进行,铸态下的单相固溶体树枝晶转变为了细小层片状的两相混合组织。在800 ℃及以下温度范围,退火温度越高,混合组织越细小,成分均匀性越好。但1000℃退火态有大块状单相固溶体析出,导致元素偏析重新加剧。硬度试验和压缩试验结果表明合金在铸态和三种温度退火态下都有较高的硬度、屈服强度、断裂强度和塑性变形量,表现出了良好的综合机械性能和抗回火软化能力。800 ℃退火态的硬度、屈服强度和断裂强度最高,铸态的塑性最好。电化学腐蚀试验表明铸态和三种温度退火态下的合金在3.5% NaCl溶液和0.5mol/L H2SO4溶液中都表现出了良好的耐蚀性, 800 ℃退火态的耐蚀性最好。     

含长周期结构Mg-(2,3,4)Y-1Zn合金的显微组织和力学性能

制备并研究了Mg-（2,3,4）Y-1Zn（原子分数,%）三元合金在铸态、退火、挤压和固溶处理时的显微组织和力学性能.结果表明,随着Y/Zn原子比的升高,铸态合金的显微组织由WZ21和WZ31合金的两相组织(α-Mg+Mg₁₂YZn)转变为WZ41合金的三相组织(α-Mg+Mg₁₂YZn+Mg₂₄Y₅).其中Mg₁₂YZn相连接成网状,为18R-LPSO结构,Mg₂₄Y₅相分布于Mg₁₂YZn相之间.退火时,WZ21和WZ31合金中部分18R相溶解,基体中析出大量14H-LPSO层片.经过挤压,18R-LPSO相沿挤压方向呈带状排列,退火析出的14H层片整体平动,在α-Mg中仍相互平行.固溶处理后,18R相继续溶解,14H相析出并长大.此时,随Y/Zn原子比升高,合金中14-LPSO相体积分数增加.3种合金挤压态的性能优于相应的铸态、退火态和固溶处理态,随着Y含量的增加,合金强度不断升高,塑性下降,挤压态WZ41合金在室温时抗拉强度达到350 MPa以上.     

退火对FeCoNi2-xMnGax高熵合金微观组织、力学性能和磁性能的影响

利用非自耗真空电弧熔炼炉制备FeCoNi_2-xMnGa_x(x=0, 0.5, 0.75, 1.0, 1.25)高熵合金铸锭,然后在800℃和1000℃退火8 h,研究了退火对高熵合金微观组织、力学性能和磁性能的影响。结果表明,随着Ga含量的增加,铸态合金组织由未添加Ga时(x=0)的FCC单相过渡到FCC+BCC双相,最终在Ga含量为25at%时(即x=1.25)转变为BCC单相。经过800℃和1000℃退火后,在FCC相内产生了棒状的析出物。双相组织的FeCoNi_2-xMnGa_x合金具有较好的磁性能和压缩性能,退火后合金的力学性能和磁性能均有所提高。FeCoNi_1.25MnGa_0.75合金1000℃退火后的力学性能最优,在形变量约为20%时的抗压强度为1852.5 MPa。FeCoNi_1.0MnGa_1.0合金1000℃退火后的饱和磁化强度最大,为121.8 emu/g。     

时效对新型Ti-Al-V中熵合金组织性能的影响

采用真空悬浮熔炼法制备出新型Ti-Al-V中熵合金,使用全自动密度天平测定合金密度,并对其分别在500 ℃和700 ℃下时效处理2 h,利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和维氏显微硬度计研究时效温度对其显微组织、物相组成及力学性能的影响。结果表明:Ti-Al-V中熵合金是一种轻质(密度4.18 g/cm³)、高硬度(铸态505 HV)新型合金;铸态和时效后的合金中均存在BCC结构的基体和HCP结构的富Ti板条状/粒状/针状析出相两种相结构;时效处理的合金中析出相数量相比铸态明显增加,并且时效温度提高,粒状/针状形貌的析出相数量进一步增加;铸态时合金的硬度较高,但力学性能均匀性差,随着时效温度的升高,合金硬度逐渐降低,但力学性能相对更均匀。     

AlCoCrFeNi高熵合金铸态与退火态的耐蚀性研究

采用真空电弧熔炼法熔炼出AlCoCrFeNi高熵合金,并在600℃、800℃、1000℃下进行了真空退火处理。利用XRD、SEM、EDS和电化学腐蚀试验对合金退火前后的微观组织以及在3.5%的NaCl溶液、0.5mol/L的NaOH溶液、0.5mol/L的H2SO4溶液中的耐蚀性进行了研究。组织分析表明合金在铸态和三种温度的退火态下均没有复杂结构的脆性金属间化合物生成;在铸态和600℃、800℃退火处理后合金均由简单的BCC结构构成,成树枝晶形态;在1000℃退火处理后,树枝晶消失,微观组织转变为短棒状的FCC析出相和BCC基体交替排列;在铸态及三种温度的退火态下,Co、Fe、Ni分布较均匀,Cr、Al存在一定的偏析,Al在铸态偏析最严重,Cr在800℃退火态偏析最严重。电化学腐蚀试验结果表明铸态和三种温度退火态的AlCoCrFeNi 合金在 3.5%的 NaCl 溶液和0.5mol/L 的 NaOH 溶液中的耐蚀性优良;在 3.5%的 NaCl 溶液中1000℃退火态的耐蚀性最好;在0.5mol/L 的 NaOH 溶液中,4种状态的合金耐蚀性相差不大;在 0.5mol/L H2SO4 溶液中,4种状态的合金都发生了钝化现象,1000℃退火态维钝电流密度最小,破钝电位最高,耐蚀性最好。     

热处理温度对AlxCoCrFeNi系高熵合金组织和硬度的影响

采用光学显微镜、X射线衍射仪及硬度计分析了Al_xCoCrFeNi系(x=0. 25、0. 55、0. 75及1. 25)高熵合金在不同温度(800、1 000及1 200℃)退火后的组织及硬度演变规律。结果表明:随着Al元素含量的增加,Al_xCoCrFeNi高熵合金的显微组织由FCC单相逐渐转变为FCC+BCC双相和BCC单相,其硬度也逐渐升高; Al_(0. 25)CoCrFeNi合金的组织热稳定性较好; 800和1 000℃退火对Al_(0. 55)CoCrFeNi和Al_(0. 75)CoCrFeNi合金的组织影响较小,硬度也未发生明显变化; 1 200℃退火后,合金组织粗化,硬度下降;退火温度对BCC结构的Al_(1. 25)CoCrFeNi高熵合金的组织和性能有重要影响,800℃退火时有σ相生成; 1 000℃退火,σ相含量减少,1 200℃退火,σ相再次形成,因此对应的合金硬度先升高后降低再升高。     

冷轧和退火对Ni40(FeCoCrAl)60高熵合金组织与性能的影响

研究了高温退火和二次退火对冷轧后Ni₄₀(FeCoCrAl)₆₀高熵合金组织和性能的影响。结果表明,铸态合金由FCC+BCC双相组成。冷轧并再结晶后,合金保持稳定的相结构,FCC相由树枝晶转变为等轴晶,BCC相位于FCC相之间和FCC相之内。铸态合金的屈服强度和抗拉强度分别为450 MPa和870 MPa,伸长率为40%。室温冷轧后合金强度显著升高,屈服强度和抗拉强度分别是铸态合金的2.9倍和1.7倍,伸长率降至4%。再结晶退火使屈服强度和抗拉强度分别降为590 MPa和820 MPa,伸长率为12%。     

退火处理对AlCoCuFeNi0.2高熵合金组织与性能的影响

利用电弧熔炼技术制备得到AlCoCuFeNi_(0.2)高熵合金,研究了铸态与900℃退火态高熵合金的组织、力学性能、磁学性能之间的差异。研究发现,铸态及900℃退火态合金都是BCC+FCC+有序BCC共存结构,BCC相是主相,组织都是典型的树枝晶组织,都具有优良软磁性能。900℃退火后,BCC相向FCC相转变,合金塑性显著改善,强度和硬度有所下降,饱和磁化强度得到提高。     

低Nb含量的CoCrFeNiNbx合金退火后的组织演变和性能

在FCC型CoCrFeNi合金中添加少量Nb可起到固溶强化和第二相强化效果,但目前对Nb在FCC相中的溶解度及其对合金组织和性能的影响还不够了解。为此,本文基于热力学计算相图,实验研究了含1%～5%Nb(摩尔分数)的铸态CoCrFeNiNb_x合金在800～1200℃真空退火前后的显微组织和显微硬度。结果表明：即使添加1%Nb,铸态CoCrFeNiNb_x合金中仍存在约3%的FCC+C14共晶组织。后凝固的FCC相中Nb含量可高达2.4%～3.1%,在800℃退火后可析出针状纳米级Mg₃Cd型τ相,使合金硬度提高约30HV。经1000℃或1200℃退火后,FCC相的成分均匀,Nb含量分别为1.6%和3.1%,与热力学计算结果一致。退火后,共晶组织中的C14 Laves相球化长大,层片组织消失,合金硬度降低。因此,添加少于3.1%Nb后再进行固溶及时效处理以析出τ相是提高FCC型CoCrFeNi合金强度的有效途径。     

退火对AlCuFeNiTiCrx高熵合金硬度的影响

采用铜模吸铸法制备AlCuFeNiTiCr_x(x=0.5, 1.0, 1.5, 2.0)高熵合金,并在1000℃下进行3 h退火处理。通过X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜、维氏硬度计,分别测试了铸态和退火态AlCuFeNiTiCr_x(x=0.5, 1.0, 1.5, 2.0)高熵合金的微观结构演变及维氏硬度值。发现铸态和退火态试样仅由简单的体心立方(BCC)和面心立方(FCC)固溶体相组成,而退火态试样中的FCC相与铸态试样中的FCC相相比有所增加。根据金相显微照片,两种状态下的高熵合金仅存在枝晶和晶间相,且退火后的显微组织变得更加均匀。两种状态下高熵合金的硬度均随Cr含量的增加而增加,且退火态试样的硬度值远大于铸态试样。     

镍基耐蚀925合金均匀化及固溶过程组织演变规律

为研究925合金在均匀化及固溶过程中组织演变规律,利用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析等对经真空感应熔炼(VIM)和保护气氛下电渣重熔(ESR)双联工艺冶炼的925合金的原始铸态、均匀化态、锻态和固溶态的组织和析出相进行分析。结果表明:铸态组织中含有TiN、MC、γ'相、σ相以及η相;1160℃退火5 h可使γ'相、σ相及η相回溶,退火20 h偏析基本消除;在950～1070℃固溶过程中,主要析出相M_(23)C_6在晶界析出量逐渐减少,高于1040℃时晶粒急剧长大。     

时效处理对Cr_xCu_1Fe_2Mo_(0.5)Nb_(0.5)Ni_2高熵合金组织与力学性能的影响

采用非自耗真空电弧熔炼炉制备了Cr_xCu_1Fe_2Mo_(0.5)Nb_(0.5)Ni_2(x=0、0.5、1.0、2.0,记为C1~C4合金)高熵合金,在700℃和800℃退火12h后对其微观组织和硬度进行了分析。结果表明,Cr_xCuFe_2Mo_(0.5)Nb_(0.5)Ni_2合金在铸态主要由BCC相、FCC相和HCP相组成、经700℃退火处理后,合金物相均未发生明显改变,表现出良好的热稳定性;经800℃退火后,除C2合金外,其余合金的FCC相转变为BCC相。Cr_xCuFe_2Mo_(0.5)Nb_(0.5)Ni_2合金经700℃和800℃退火后,其微观组织为枝晶和枝晶间组织,并随Cr含量的增加,枝晶间区域扩大。Cr_xCuFe_2Mo_(0.5)Nb_(0.5)Ni_2合金在铸态、700℃和800℃退火态的硬度均随Cr含量的增加而提高,但是增加幅度较小。800℃退火处理后,C4合金的硬度(HV)由441增加至480,增幅仅为8.8%,表现出相对较弱的时效硬化现象。     

低磁化率Au-32Pt合金析出相调控及其对性能的影响

采用金相显微镜、电子显微镜、X射线衍射仪、图像分析显微硬度计和综合物性测量系统等,研究铸态Au-32Pt合金塑性变形与退火过程中的初始析出相演变行为及其对合金力学性能和磁性能的影响。结果表明铸态Au-32Pt合金宏观偏析明显、晶粒粗大,凝固时形成了大尺寸(7.93μm)、高Pt含量(>80%)的颗粒状析出相。经塑性变形和退火处理后,初始析出相被破碎和拉长,形成大量均匀分布的亚微米级(0.1～0.4μm)颗粒状析出相,以及少量的薄层状析出相。通过将粗大的富Pt析出相调控为分布均匀的细小析出相,明显提高了铸态合金硬度和体积磁化率的稳定性,硬度(HV0.1)从160±25提高到175±5,磁化率从(-18.05±5.50)×10^-6优化到(-12.65±0.25)×10^-6。     

含LPSO相Mg_(94)Y_4Zn_1Ni_1合金的组织和力学性能

采用OM、SEM、TEM和电子万能试验机研究了Mg_(94)Y_4Zn_1Ni_1(at%)合金在铸态、退火、挤压和时效态的显微组织与力学性能。结果表明:铸态合金组织由胞状α-Mg相、网状18R LPSO相和块状Mg_(24)(Y,Zn,Ni)_5相组成。退火后,合金中未析出14H LPSO相。经挤压变形,18R LPSO相转变为长条状并沿挤压方向排列,挤压态合金的抗拉强度达到417 MPa,显著高于铸态和退火态合金。经过T5和T6时效处理,在合金的基体中析出大量细小的共格β'沉淀相,合金得到进一步强化。T5态和T6态合金的抗拉强度分别为434和432 MPa,屈服强度均高于300 MPa。     

AlCrMoTiNi(Zr)高熵合金的组织与性能

采用粉末冶金工艺制备了AlCrMoTiNi和AlCrMoTiZr两种合金,采用X射线衍射仪、扫描电镜和数显硬度计对铸态和退火态合金的组织与硬度进行了分析。结果表明,AlCrMoTiNi合金由FCC和BCC固溶体组成,而AlCrMoTiZr合金由BCC相和金属间化合物组成,两种合金经700~1 000℃退火后,其物相和组织结构并未发生明显改变。AlCrMoTiNi和AlCrMoTiZr铸态合金的硬度(HV)分别为447和623,退火后最高硬度(HV)分别达到615和656。     

热处理对Mg-Zn-Zr-Y合金组织及性能的影响

为解决因残余应力、组织不均匀性、成分偏析所造成的铸态Mg-3Zn-0.8Zr-1Y(mass%)合金性能不佳的问题，对其进行了固溶和时效处理，研究了热处理工艺对其显微组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明：Mg-3Zn-0.8Zr-1Y合金的最优热处理工艺是480℃均匀化退火12 h后520℃固溶处理12 h,最后在170℃时效24 h。均匀化退火处理缓解了铸态合金中的偏析现象，固溶处理使铸态合金中的W(Mg₃Y₂Zn₃)相基本融入α-Mg基体中形成过饱和固溶体，时效后组织中析出细小且弥散分布的纳米级短杆状Mg₂Zn₃和颗粒状Mg₄Zn₇第二相。与铸态合金相比，经最优工艺处理后合金的硬度、极限抗拉强度、屈服强度和伸长率分别提升到83.4 HV、204 MPa、139 MPa和12.5%,自腐蚀电位提高到-1.793 V(vs.SCE)、腐蚀电流密度降低到59.64μA/cm²,腐蚀速率降低到1.36 mm/y...     

退火温度对FeMoCrVTiSix高熵合金组织及力学性能的影响

在400、600、800、1100 ℃下对FeMoCrVTiSi_x(x=0、0.3)进行退火处理,利用X射线衍射仪、扫描电镜、差热扫描分析仪、显微硬度计、万能试验机等探究了不同退火温度对合金的组织和力学性能的影响。结果表明,Si元素的添加提高了FeMoCrVTi高熵合金的热稳定性。经过退火处理,FeMoCrVTiSi_x高熵合金的微观组织仍为以BCC固溶相为主的枝晶结构,但在枝晶边缘出现黑色的细小富Ti相,其含量随着退火温度的增加而增多,在1100 ℃下富Ti相回溶。富Ti相的析出提高了合金的硬度,其中,800 ℃退火后试样的硬度达到最大值,FeMoCrVTi试样的硬度达到932 HV0.2,FeMoCrVTiSi_0.3的硬度达到998 HV0.2。     

镍基耐蚀合金925均匀化及固溶过程组织演变规律

为研究925合金在均匀化及固溶过程中组织演变规律,利用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析等对经真空感应熔炼(VIM)和保护气氛下电渣重熔(ESR)双联工艺冶炼的925合金的原始铸态、均匀化态、锻态和固溶态的组织和析出相进行分析。结果表明：铸态组织中含有TiN、MC、γ′相、σ相以及η相;1160℃退火5h可使γ′相、σ相及η相回溶,退火20h偏析基本消除;在950-1070℃固溶过程中,M₂₃C₆相在晶界析出量逐渐减少,1040℃以上晶粒急剧长大。     

Sc对Ti-Al二元合金组织与显微硬度的影响

采用真空电弧熔炼技术制备了Ti-6Al、Ti-3Al-35c、Ti-10Al以及Ti-8Al-2Sc四种成分的合金，借助X射线衍射技：术(XRD)对铸态合金的相组成进行了分析。将铸态合金分别在β相区、α＋β相区和仅相区的温度下进行真空等温退火10h并进行水冷。借助光学金相显微镜对合金在不同退火态下的组织进行了分析，并用岛津显微硬度计测量了合金的显微硬度。试验结果表明，铸态Ti-Al-(Se)合金的显微组织形貌主要为魏氏组织、双态组织和网篮组织，其主要析出相为Ti-Al和Al3Sc。金属sc的加入明显细化了合金的组织，同时提高了合金中α片层组织的显微硬度。从金属Sc对合金的组织演变的影响上来看，金属Sc的加入具有稳定仅相的作用。经过等温退火处理后的合金其显微硬度高于铸态合金的显微硬度，Al的含量以及金属Sc的添加均对合金基体和片层组织的硬度产生了一定的影响。