B含量对Fe90-xPt10Bx液态急冷合金组织结构和磁性能的影响

本工作研究了低Pt含量的Fe_90-xPt₁₀B_x (x=15~40,原子分数,%)系液态急冷合金热处理前后的组织结构和磁性能。结果表明,x由15增加至25~30可提高合金的非晶形成能力,急冷合金由非晶+fcc-FePt复相组织转变为单一非晶态结构;当x进一步增加至35和40时,合金分别由fcc-FePt+Fe₂B+FeB和L1₀-FePt+FeB纳米复相组织构成。经适当热处理后,x=15~20的合金具有fcc-FePt+Fe₂B复相组织而呈软磁性;x=25~40的合金形成了由有序面心四方结构的永磁L1₀-FePt相和软磁Fe₂B/FeB组成的纳米复相组织,显示出永磁特性,其中x=30的合金经823 K热处理900 s后具有最佳的永磁性能,矫顽力、剩磁和最大磁能积分别为173.2 kA/m,1.20 T和88.3 kJ/m^₃,其优异的永磁性能源于分布均匀、平均晶粒尺寸约为15 nm的永磁L1₀-FePt相和软磁Fe₂B相间的交换耦合作用。     

Nd9（Fe，In）85B6纳米复相永磁材料的结构与磁性能研究

用熔体快淬法制备了纳米复相结构Nd9Fe85-xB6Inx永磁体，利用XRD和VSM等方法研究了In掺杂和热处理温度对其磁性能的影响。结果表明，在磁体Nd9Fe85-xB6Inx中In掺杂可以提高其矫顽力和剩磁比，可改善磁体磁滞回线矩形度；有助于改善磁体Nd9Fe85-xB6Inx的热处理性能。在Nd9Fe85-xB6Inx中，不掺杂In和掺杂In为0．5mol％时，具有最佳的矫顽力和磁能积，其值分别为465kA／m和145kJ／m^3。     

Pd20Pt20Cu20Ni20P20 高熵金属玻璃的热稳定性和热塑成形性

采用差示扫描量热法、X射线衍射和热力学分析研究了Pd₂₀Pt₂₀Cu₂₀Ni₂₀P₂₀高熵金属玻璃（HEMG）的热稳定性和热力学性能。结果表明,与其他经典贵金属基金属玻璃相比,Pd₂₀Pt₂₀Cu₂₀Ni₂₀P₂₀ HEMG具有相当的性能和鲜明的特点。     

不同铸造工艺条件下B含量对Fe0.25Co0.25Ni0.25Cr0.125Mn0.125高熵合金组织及性能的影响

以(Fe_0.25Co_0.25Ni_0.25Cr_0.125Mn_0.125)_100-xB_x (x=8-16, at.%)合金为研究对象,采用真空电弧熔炼、真空水冷铜模吸铸和真空熔融甩带的方法制备出该系列合金的铸锭、细棒和带材。研究不同B含量对Fe_0.25Co_0.25Ni_0.25Cr_0.125Mn_0.125高熵合金在不同铸造工艺条件下的相组成、显微组织演变和力学性能变化。结果表明通过控制B含量和冷却速率,能够实现该体系高熵合金从fcc结构向非晶结构转变,制备出伪高熵合金。并且在相同的铸造工艺下,B含量的增加能细化晶粒,从而使得合金的强度和硬度随B含量增加而增大。     

退火温度对Fe64Co16Zr7B12Cu1纳米晶合金软磁性能的影响

在Hitperm合金基础上制备了成分为Fe64Co16Zr7B12Cu1的非晶纳米晶合金带,并对其组织特征及软磁性能进行了研究。结果表明:Fe64Co16Zr7B12Cu1合金具有较好的非晶形成能力和热稳定性;非晶态合金随着温度的升高晶化程度增加,断裂方式逐渐转变为沿晶断裂。合金经过适当的热处理后,饱和磁感应强度Bs和最大磁导率μm均有一定提升,最高分别达到Bs=1.47T,μm=2.67×104。     

Hf、CNTs混合掺杂对纳米晶Sm5Co19合金结构和磁性能的影响

对制备出纳米晶组织的Sm_5Co_(19)Hf_(0.4)合金和Sm_5Co_(19)Hf_(0.4)CNTs_(0.4)合金的显微组织、晶体结构和磁性能等进行了系统表征分析。结果表明:Hf元素和碳纳米管(CNTs)的混合添加不引起Sm_5Co_(19)合金Ce_5Co_(19)型结构发生相分解,且使纳米晶组织中的晶粒变得细小,晶粒尺寸均匀分布。能谱分析表明,添加的CNTs进入纳米晶Sm_5Co_(19)Hf_(0.4)CNTs_(0.4)合金的晶界区域,产生晶界钉扎作用,显著提高纳米晶Sm_5Co_(19)合金的矫顽力。晶体结构精修表明,Hf元素进入纳米晶Sm_5Co_(19)合金晶胞结构的Sm空位,导致晶格参数a、b、c均减小,而轴比c/a增加,使Hf掺杂的纳米晶合金的磁晶各向异性增大,具有提高纳米晶合金的矫顽力的作用。本研究结果对设计制备具有高磁晶各向异性、高内禀矫顽力的Sm-Co基合金具有明确指导意义。     

基于相结构的高熵合金设计

综述了各种相结构的高熵合金的理论及试验研究,以及围绕高熵合金的相形成规律,提出了各种相形成判据的内容及相关应用,以期为探索高熵合金的相形成规律提供思路。     

磁场热处理对纳米复相Nd2Fe14B/α-Fe永磁体磁性能的影响

研究了磁场热处理工艺对Nd10.5Fe76.4Co5Zr2B6.1永磁体组织结构和磁性能的影响,采用XRD、AFM等方法对合金的组织结构、晶化行为进行了研究.结果表明:与传统热处理工艺相比,晶化过程中外加磁场可促进快淬NdFeB粉末的晶化,降低晶化温度,缩短晶化时间;磁场热处理可细化晶粒,增强晶粒间磁交换耦合作用,提高磁性能;在外加磁场为0.28 T,经670℃/10 min晶化处理后,可获得最佳磁性能,Br=0.670 T,Hcj=687kA/m,Hcb=427 kA/m,(BH)m=75 kJ/m3.     

(Fe0.33Co0.33Ni0.33)84-xCr8Mn8Bx高熵非晶合金薄带的结构特征及其晶化行为

基于前期的研究结果,降低Mn和Cr元素的含量,将2者的原子分数均固定在8%,设计出(Fe_0.33Co_0.33Ni^0.33)_84-xCr₈Mn₈B_x(x=10、11、13、15和18)合金(简称10B、11B、13B、15B和18B),采用真空熔融甩带法制备出该系列合金的薄带。将合金薄带在不同温度下进行退火处理,通过XRD、DSC、TEM、SEM、万能拉伸试验机、OM、Vickers硬度计等研究了合金薄带的结构特征、晶化行为和力学性能。结果表明:11B合金薄带已完全形成非晶相(am),11B~18B合金薄带加热时都有2个结晶转变放热峰,B元素的添加提高了该系列合金的非晶形成能力(GFA)和热稳定性。11B~18B合金薄带在不同温度退火,bcc相、fcc相和硼化物(M₂₃B₆)等1种或多种混合物析出,其结晶行为分别为:11B和13B,[am]→[am′+bcc]→[am″+bcc+fcc]→[bcc+fcc+M₂₃B₆]→[fcc+M₂₃B₆];15B,[am]→[am′+fcc+bcc]→[am″+bcc+fcc+M₂₃B₆]→[bcc+fcc+M₂₃B₆]→[fcc+M₂₃B₆];18B,[am]→[am′+fcc]→[am″+fcc+M₂₃B₆]→[fcc+M₂₃B₆](其中,am′和am″分别为第1次和第2次结晶残余非晶相)。     

Fe72-xNd7B21Nbx(x=0~4.0)块体合金晶化过程和磁性能的研究

采用铜模吸铸法制备了直径为2mm的Fe_(72-x)Nd_7B_(21)Nb_x(x=0~4.0)块体合金,利用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、振动样品磁强计(VSM)和多功能物理性质测量系统(PPMS)研究了Nb含量对该体系合金非晶形成能力、晶化行为及磁性能的影响。结果表明:适当的添加Nb有助于提高该体系合金的非晶形成能力,当Nb含量为2.0at%,2.2at%和2.5at%时,可以获得基本为非晶结构的块体合金。Nb含量对该体系合金的晶化行为有着重要影响,Nb含量为2.5at%的合金在晶化过程中能有效抑制非磁性相的析出,增强了晶粒间的交换耦合作用,使得其剩磁得到明显的提高,具有最佳的综合磁性能:B_r=0.63T,H_(ci)=448.97kA/m,(BH)_(max)=36.32kJ/m~3。     

退火处理对CoCrFeNiB0.05Ti0.6高熵合金组织与力学性能的影响

采用机械合金化法制备CoCrFeNiB_0.05Ti_0.6高熵合金粉末,通过粉末冶金法制备了CoCrFeNiB_0.05Ti_0.6高熵合金。随后将烧结试样分别在450、650、850℃退火处理12 h。利用X射线衍射仪分析CoCrFeNiB_0.05Ti_0.6高熵合金退火前后的相结构;通过SEM和EDS分析CoCrFeNiB_0.05Ti_0.6高熵合金退火前后的微观组织形貌和元素分布情况;通过HXD-1000维氏硬度计和WDW-200万能试验测试机测量试样维氏硬度和压缩强度。结果表明,烧结态合金主要为FCC相伴随少量的HCP和Laves相;随着退火温度升高,BCC与硼化物等新相相继生成,Cr元素由浅灰色树枝晶向深灰色枝晶间的扩散程度逐渐增大,B元素与其它元素构成新的硼化物。烧结态合金为树枝晶与枝晶间组织,退火后枝晶间组织占比增大,树枝晶减少。CoCrFeNiB_0.05Ti_0.6...     

铸态(Fe33Cr36Co15Ni15Ti1)96Al4高熵合金力学性能及腐蚀行为

利用经典高熵合金判据设计了一种非等摩尔比(Fe₃₃Cr₃₆Co₁₅Ni₁₅Ti₁)₉₆Al₄高熵合金。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、万能力学试验机和电化学工作站对合金的晶体结构、微观组织、元素分布、力学性能(压缩和拉伸性能)及腐蚀性能进行了研究。结果表明,(Fe₃₃Cr₃₆Co₁₅Ni₁₅Ti₁)₉₆Al₄高熵合金为FCC+BCC双相结构,合金微观组织为枝晶组织,室温下合金抗压强度为743 MPa及超过50%的压缩应变,而拉伸屈服强度、抗拉强度、伸长率分别为591 MPa、984 MPa和15.8%,其断裂机制为韧性断裂。合金表现出优于304SS的耐蚀性,点蚀电位为846 mV,约是304SS的三倍。     

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。     

搅拌摩擦加工Fe40Mn20Co20Cr15Si5高熵合金的疲劳行为

采用搅拌摩擦加工(FSP)对铸态Fe₄₀Mn₂₀Co₂₀Cr₁₅Si₅高熵合金(CS-HEA)进行了微观结构改性,研究了晶粒尺寸和组元相比例对CS-HEA疲劳行为的影响。结果表明,FSP后的CS-HEA晶粒尺寸由128μm细化到4.2μm, FCC相比例由60%增加到75%。细化的晶粒和高比例的FCC相不仅提高了拉伸性能,并且将CS-HEA的疲劳极限由260 MPa提高到520 MPa。疲劳极限提高的原因包括裂纹萌生的延缓和裂纹扩展速率的降低。FSP消除了铸造缺陷并细化了晶粒尺寸,晶粒的细化延缓了裂纹萌生。在裂纹扩展阶段,较高比例的TRIP效应和分散的裂纹分支有效降低了FSP试样的裂纹扩展速率。     

等离子熔覆CoCrFeMnNiCx高熵合金的组织结构

用等离子熔覆技术在Q235钢上制备了CoCrFeMnNiCx（x=0, 0.05, 0.1, 0.2,x为摩尔分数）高熵合金熔覆层,并研究了熔覆层的合金成分,显微组织、相结构以及显微硬度。结果表明： C0、C0.05、C0.1和C0.2合金熔覆层的显微组织均为树枝晶结构,其中,C0合金熔覆层只形成了简单的面心立方相,其晶格常数为0.359 7 nm;加入C后,合金熔覆层仍以简单面心立方为主,只是晶格常数有所增加,分别为0.360 2（C0.05）、0.360 3（C0.1）和0.361 8（C0.2） nm;同时有少量Cr7C3生成,且随着C含量的增加,Cr7C3的形态由棒条状变为多边形颗粒状。由于少量的C元素在熔覆层中既可以作为固溶元素起到间隙固溶强化效果,也可与Cr元素形成Cr7C3起到第二相弥散强化作用,所以随含C量的增加,熔覆层显微硬度呈增大的趋势,当C的摩尔比为0.2时,熔覆层硬度达到354.7 HV0.5。     

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。     

FeCrMnAlCux高熵合金的组织与性能

采用真空电弧熔炼炉制备FeCrMnAlCu_x(x=0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0)高熵合金,采用XRD、SEM、TEM、显微硬度仪、电子万能试验机和摩擦磨损实验机检测分析了Cu含量的变化对合金相结构、显微组织、压缩性能、硬度、耐磨性的影响。结果表明：FeCrMnAlCu_x高熵合金为典型的树枝晶组织,由BCC结构的枝晶组织、FCC结构的枝晶间组织及枝晶内析出的具有BCC结构的纳米级析出物构成。随着Cu含量的增加,合金微观组织中的枝晶组织含量减小,枝晶间组织含量增大;BCC结构的枝晶组织中弥散析出的第二相颗粒对合金的强度和硬度有着重要的影响,抗压强度和屈服强度在x=1.0时达到最大(分别为1230.2 MPa和960.5 MPa),合金的压缩变形率在x=2.0时达到最大值20.68%;随着Cu含量的增加,合金的硬度先增加后减少,合金硬度在x=0.5时达到最大值421.4HV,此时合金的摩擦性能最好,其磨损率为2.25×10^-5 mm³/(N·mm)。     

3种相分布模型中纳米复合永磁体矫顽力与晶粒尺寸的关系

建立了3种物理模型,研究了纳米复合永磁材料中晶粒尺寸、两相分布及体积分数与矫顽力间的变化关系.计算结果表明:不同的两相分布导致晶粒接触界面分数变化,从而引起晶间交换耦合作用的涨落;相分布影响纳米复合永磁体矫顽力的大小,但没有改变其随晶粒尺寸变化的关系;设计理想的相分布并且适当控制晶粒尺寸.是实现纳米复合永磁材料高矫顽力的可能途径.     

再结晶温度对Cr20Mn10Fe30Co30Ni10高熵合金组织及性能的影响

将Cr₂₀Mn₁₀Fe₃₀Co₃₀Ni₁₀高熵合金均匀化、室温冷轧后,研究再结晶温度对其组织和性能的影响。结果表明：轧制态的合金相结构为FCC+HCP两相结构,900℃以下回复再结晶处理后,仍保留大量HCP相,随着再结晶温度的升高,HCP相逐渐减少,部分晶粒开始发生回复再结晶,强度降低;当温度达到900℃时,已经发生完全回复再结晶,HCP相消失,生成细小多边形等轴晶粒,塑性大幅提升。采用600℃中温回复再结晶可以获得异质组织结构,从而实现Cr₂₀Mn₁₀Fe₃₀Co₃₀Ni₁₀高熵合金良好强韧性匹配。     

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。