轻质高熵合金的研究进展与展望

高熵合金是一种具有优异物理化学性能的新型合金,其中含有轻质元素的轻质高熵合金具有较高的比强度和比硬度及耐蚀性能等突出特点,其潜在的工程应用价值引起了人们的关注。因此,本文详细阐述了轻质高熵合金的研究现状,归纳了轻质高熵合金的组元设计规则与方法,分析了轻质高熵合金的微观相结构,总结了高熵合金的各种性能,探讨了轻质高熵合金目前存在的问题,并提出了轻质高熵合金的发展趋势。     

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。     

共晶高熵合金研究进展

高熵合金(HEAs)打破了传统合金的设计理念,是以多种主要元素组成的一类新型合金,但大部分高熵合金通常流动性和可铸造性较差,成分不均匀,不利于高熵合金的规模化应用。共晶高熵合金(EHEAs)可同时具有高熵合金和共晶合金的特性,减少铸造缺陷,改善了铸造性能,设计和制备共晶高熵合金具有重要的意义。概述了国内外共晶高熵合金的研究进展,介绍了合金的相组成和性能,共晶形貌的生长特征及生长机理,概括了共晶高熵合金的相形成规律和共晶成分的设计方法,最后展望了未来共晶高熵合金的主要研究方向。     

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...     

Al-Ti-V基轻质高熵合金研究现状

近年来,高熵合金凭借其新颖的设计理念和优异的各类物化性能成为金属结构材料领域的研究热点。随着轻量化合金设计理念的不断普及,“熵调控”的概念也被广泛应用于开发新型轻质合金。轻质高熵合金是基于合金轻量化设计的一类低密度的新型高熵合金,其开发与设计主要利用经验参数准则、相图计算以及第一性原理计算相结合的方法。其中,Al-Ti-V基轻质高熵合金凭借其优异的力学性能、良好的高温抗氧化性及耐腐蚀性等优点,受到了广泛关注。本文基于Al-Ti-V基轻质高熵合金的研究现状,从成分设计、制备方法、结构特征以及各类物化性能特点等方面进行了综述,并指出了Al-Ti-V基轻质高熵合金所面临的问题与挑战。     

高熵合金的最新研究进展

阐述了高熵合金的定义、性能特点及其应用领域,并介绍了近几年来国内外在该领域取得的实质性进展。     

高熵合金/碳化钨复合材料的研究进展

综述了高熵合金(HEA)/碳化钨(WC)复合材料研究进展,主要介绍了以WC为基体的WC-HEA硬质合金和以HEA为基体的HEA/WC复合涂层,探究了高熵合金复合碳化钨材料强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性能提高的方式,并展望了高熵合金与WC相复合的发展前景与研究开发的重点。     

共晶高熵合金研究进展

共晶高熵合金是凝固过程中发生共晶转变的多组元合金,具有优异的液态充型能力和机械性能,适用于生产形状复杂、对力学性能要求较高且不能进行热机械处理的零件。共晶高熵合金具有4种及以上元素,且相组成和组织形貌对合金成分变化不敏感,因此具有很大的性能调控空间及工艺窗口。通过调控共晶高熵合金的相组成及组织形貌可使其叠加各种优异性能。本文从设计方法、制备工艺、组织结构、力学及理化性能等方面综述了共晶高熵合金的研究现状,并对共晶高熵合金未来的发展进行展望。     

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。     

FeMnCoCr系亚稳高熵合金的研究进展

高熵合金是一种原子排列有序,化学无序的新型多主元合金.通过改变合金元素的种类和浓度,能够调控合金系统层错能及显微组织的相稳定性,进而诱发形变孪晶、马氏体相变等塑性变形机制,最终使合金获得突出的综合力学性能.这种高熵合金的设计理念称为"亚稳工程".亚稳高熵合金的显微组织、相结构及变形机制与合金体系的层错能密切相关.在Fe...     

难熔高熵合金综述（英文）

综述了近年来难熔高熵合金(RHEAs)在合金设计、显微组织和力学性能方面的研究进展,并重点讨论了内在的强化机制和变形行为。难熔高熵合金主要由近等摩尔比的难熔元素组成,具有优异的力学性能,尤其是高温力学性能。然而,大多数难熔高熵合金的室温塑性有限。为了解决这一问题,研究人员已开展了大量相关研究工作,其中某些难熔高熵合金材料具有很大的高温实际应用潜力。难熔高熵合金除了具有优异的力学性能外,在其他性能方面也有优势,如生物相容性和耐磨性。最后,还讨论了难熔高熵合金目前存在的问题和对未来发展的建议。     

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...     

铸态MnFeCoCuNix高熵合金的力学性能与断裂机理

采用真空感应熔炼法制备不同Ni含量的MnFeCoCuNix高熵合金.利用X射线衍射仪、扫描电镜以及能谱仪分析材料的相组成和结构,利用万能拉伸试验机测定试样的拉伸性能.结果表明,该高熵合金体系具有双相结构.其中,FCC1相富含Fe和Co,而FCC2相富含Cu和Mn.随着Ni含量的增加,Cu的偏析减少,伴随着FCC2相的减...     

FCC结构高熵合金的析出强化研究进展

高熵合金是近年来涌现出的一种新型合金,突破了以一种或者两种元素为主、少量添加元素为辅的传统合金设计理念。作为高熵合金体系一个重要分支—FCC结构的高熵合金,具有高损伤容限、良好的抗辐照能力、高耐磨、耐腐蚀性能等一系列优异的性能,可以作为理想的工程结构材料。然而,FCC结构高熵合金强度-塑性不匹配严重制约了其工程应用。研究表明,析出强化可以有效提高FCC结构高熵合金的强度,产生优异的强度-塑性匹配性能,各国学者相继开发出大量的高性能析出强化高熵合金体系。本文主要介绍了FCC结构高熵合金的析出强化研究,包括非共格析出相和共格析出相,着重介绍了研究现状以及强韧化的影响机制,并对未来高熵合金析出强化研究进行了展望。     

Behavior of copper-containing high-entropy alloys in harsh metal-dusting environments

Metal dusting is still an unresolved issue at high temperatures. Currently, two material-related strategies to mitigate metal dusting are described in the literature. On the one hand, highly alloyed materials are used, which contain large amounts of protective oxide-forming elements, such as Cr, Al, and Si. The second mitigation strategy is based on inhibiting the catalytic effect of Fe, Ni, and Co. These elements all strongly catalyze the formation of solid carbon from the gas phase. Combining the catalytic protection of Cu alloying for metal dusting with protection by a classical alumina/chromia barrier is a native feature that high-entropy alloys (HEAs) can offer. In this study, the behavior of different equiatomic HEAs with and without Al and/or Cu are studied when exposed at 620°C in a highly aggressive metal-dusting environment.     

高熵陶瓷薄膜和涂层的研究进展

具有5种或5种以上阳离子的高熵陶瓷由于其在各种结构和功能应用中的优异性能,引起了人们的极大关注。在引入熵稳定概念后,人们开始做出重大努力来增加熵,使吉布斯自由能最小化,并实现稳定的单相高熵陶瓷。本文综述了近年来高熵陶瓷薄膜和涂层的最新研究进展。首先从高熵陶瓷薄膜和涂层中的高熵概念出发,介绍了其微观结构;然后概述了高熵陶瓷薄膜和涂层的制备方法,并详细总结了其优异性能的研究成果;最后在此基础上对高熵陶瓷薄膜和涂层进行展望。     

Microstructure and mechanical properties of FeCoCrNiMn high-entropy alloy produced by mechanical alloying and vacuum hot pressing sintering

FeCoCrNiMn high-entropy alloys were produced by mechanical alloying (MA) and vacuum hot pressing sintering (VHPS). Results showed that the nano-crystalline alloy powders were obtained by MA and the corresponding phase structures were composed of FCC matrices and low amounts of BCC and amorphous phases. After VHPS, the BCC phases almost disappeared, simultaneously with the precipitation of σ phases and M₂₃C₆ carbides. An increase of sintering temperature resulted in grain growth of the precipitated phases. As the sintering temperature was increased from 700 to 1000 °C, the strain-to-failure of the alloys rose from 4.4% to 38.2%, whereas the yield strength decreased from 1682 to 774 MPa. The bulk FeCoCrNiMn HEAs, consolidated by VHPS at 800 °C and 900 °C for 1 h, showed relatively good combination of strength and ductility.     

Alloying behavior and characterization of (CoCrFeNiMn)90M10 (M=Al,Hf) high-entropy materials fabricated by mechanical alloying

The alloying behavior and microstructures of the (CoCrFeNiMn)₉₀M₁₀ (M=Al, Hf) high-entropy alloy (HEA) powders fabricated by mechanical alloying were studied. The CoCrFeNiMn)₉₀Al₁₀ powders have duplex solid-solution structures. In contrast, nanocrystalline HfNi₃ anchoring in amorphous structures is found in the (CoCrFeNiMn)₉₀Hf₁₀ powders. The (CoCrFeNiMn)₉₀Al₁₀ powders show better ferromagnetic behaviors, mainly explained by the facilitated motion of the magnetic domain induced by the coherent interface between duplex phases. Combined with our previous work, the rules of forming solid-solution and amorphous phase in as-milled HEA powders are preliminarily proposed. It is found that, compared with the as-cast HEA reported previously, the variation range of mixing enthalpy with atomic size difference of the solid-solution formed in as-milled HEA powders is broader. Moreover, the variation ranges between mixing enthalpy and entropy with atomic size difference of the amorphous phase in HEA powder become wider than those of high-entropy bulk metallic glass.     

高熵合金涂层的研究进展

高熵合金涂层在工程实际应用中较传统合金具有良好的前景,对近年来高熵合金涂层的研究进展进行了概述.首先对制备高熵合金涂层的表面熔覆技术进行详细的介绍,其中包括激光熔覆技术、等离子熔覆技术、氩弧熔覆技术,分析了各表面熔覆技术的优缺点;然后总结了高熵合金涂层的组织及性能特征,涂层中相的组成包括:固溶体相、金属间化合物、纳米析...