放电等离子烧结制备低密度AlTiCrNiCu高熵合金及其组织性能研究

采用机械合金化和放电等离子烧结工艺制备了低密度AlTiCrNiCu高熵合金材料,重点研究了球磨时间对各元素粉末的合金化过程及烧结温度(950 ~ 1050 ℃)对高熵合金组织及力学性能的影响。结果表明：高熵合金粉末为单相BCC结构,随着球磨时间的增加,粉末粒径先变大后变小,其最终平均粒径大约为20 μm。高熵合金块体材料的相结构为BCC1(基体相)+BCC2(富Cr相)+FCC(富Cu相),密度为6.22 ~ 6.30 g/cm_³。烧结温度的升高,有利于高熵合金粉末的冶金结合,促进了高熵合金块材料的致密化。当烧结温度为1050 ℃时,AlTiCrNiCu高熵合金具有良好的综合力学性能,其屈服强度、压缩强度、塑性和显微硬度分别为1410 MPa,2000 MPa,9.13%和524 HV。分析认为高的烧结温度为各元素原子间的充分扩散提供了足够的能量。然而,TEM分析表明,高的烧结温度也促进了弥散的FCC富Cu相在晶界的聚集长大。     

等离子烧结温度对CoCrCuFeNi高熵合金组织及性能影响

本文通过氩气雾化制备CoCrCuFeNi球形粉末,随后在900℃、1000℃、1100℃、1150℃温度下通过放电等离子活化烧结(Spark plasma sintering,SPS),成功制备CoCrCuFeNi高熵合金块体。结果表明：随着烧结温度的升高,材料室温抗拉强度先降低后升高,均匀却延伸率先大幅度提高,随后降低;当烧结温度为1100℃时,材料屈服强度和抗拉强度分别达到379.3MPa和655.6MPa,断后延伸率达21.9%;当烧结温度超过1100℃时,开始出现局部熔化现象,材料内部出现元素明显偏析现象。烧结温度为900℃时,拉伸断口沿球形粉末表面脆性断裂,随着烧结温度提高,断口转变为包含韧窝的韧性断裂。由于高温烧结过程中基体内发生渗碳现象,透射电镜结果表明碳与基体发生反应,形成第二相碳化物。     

AlxCrFeNiCuVTi系高熵合金的组织和力学性能研究

采用真空电弧熔炼制备AlxCrFeNiCuVTi(摩尔比x=0,0.5,1,1.5)高熵合金.利用XRD、SEM和万能材料试验机等方法对该合金进行研究.结果表明:铸态合金由枝晶相,菊花状共晶组织以及枝晶间富Cu相共同组成;随着Al元素的增加,合金的组织结构逐渐由多种bcc相和fcc相共存逐渐变为单一的bcc相,合金硬度和抗压缩性能整体呈上升趋势;Al1CrFeNiCuVTi合金的最高抗压缩强度达到1810.4 MPa,压缩率为23％.     

放电等离子烧结双相AlCrCoFeNi2.1 高熵合金的微观组织、耐腐蚀性能和力学性能

采用放电等离子烧结法在不同温度下制备AlCrCoFeNi_2.1高熵合金（HEA）,并对其微观组织、耐腐蚀性能和力学性能进行了研究。结果表明,烧结后的AlCrCoFeNi_2.1 HEA最大相对密度可达99.18%;该HEA主要由体心立方（bcc）相和面心立方（fcc）相组成,其比例分别为20.6%和79.4%。与fcc相相比,AlCrCoFeNi_2.1 HEA中bcc相的再结晶组织和变形组织更多,且bcc相在3.5%（质量分数）NaCl溶液中更容易被腐蚀。随着应变速率的增加,bcc相和fcc相的压力恢复速率降低,硬化效果增强。在1050 ℃下烧结的AlCrCoFeNi_2.1 HEA具有较高的极限抗拉伸强度,这主要归因于晶界强化、固溶强化和合金粒子之间良好的界面结合。该HEA的断裂形式包括bcc相的脆性断裂和fcc相的韧性断裂。     

轧制变形对高熵合金微观组织和力学性能的影响

对(FeNi)₆₇Cr₁₅Mn₁₀Al₅Ti₃高熵合金进行退火、冷轧和热轧+冷轧等工艺处理,采用X射线衍射仪、扫描电镜和万能试验机分别对合金进行物相组成、组织形貌以及力学性能测试和表征。结果表明,铸态和退火态的非等主元(FeNi)₆₇Cr₁₅Mn₁₀Al₅Ti₃高熵合金更易形成单相固溶体;在中等变形的热轧+冷轧工艺下,合金形成FCC+BCC的双相固溶体,其屈服强度可提高到460.0 MPa;在中等变形的冷轧工艺下,合金会形成细小的金属间化合物,从而具有细小金属间化合物强化机制,使屈服强度显著提升并达到722.0 MPa,同时,合金仍具有约25.7%的均匀伸长率,综合力学性能最佳。     

(FeCoNiCr)100-x Mnx高熵合金在NaCl和NaOH溶液中的抗腐蚀性能

研究了放电等离子烧结(FeCoNiCr)_100-xMn_x(x=4,8,12,20)高熵合金的组织结构及在NaCl和NaOH溶液中的耐腐蚀性能。结果表明,(FeCoNiCr)_100-xMn_x合金主要由FCC单相组织和少量BCC相组成。(FeCoNiCr)₈₈Mn₁₂合金在3.5wt%NaCl 溶液中具有最好的耐腐蚀性能。Mn的添加使合金在1 mol NaOH 溶液中耐腐蚀性增强。退火对合金在1 mol NaOH 溶液中抗腐蚀性能影响不大。(FeCoNiCr)_100-xMn_x合金在3.5wt%NaCl溶液和1 mol NaOH溶液中的抗腐蚀性能均优于304S不锈钢。     

放电等离子烧结MoNbTaW难熔高熵合金

以纯金属元素粉末为原料,采用放电等离子烧结工艺制备了MoNbTaW难熔高熵合金,研究了烧结温度和保温时间等工艺参数对MoNbTaW难熔高熵合金的物相、晶体结构、烧结行为和力学性能的影响。结果表明,在烧结温度1800℃和保温5min即可形成BCC单相高熵合金;烧结温度是影响MoNbTaW难熔高熵合金致密度、晶粒尺寸和力学性能的主要因素;随着烧结温度的升高,合金的晶粒尺寸增大,致密度、硬度和和屈服强度均增高;烧结温度为2000℃时合金的致密度可达99.8%,化学成分无偏析,屈服强度为1314±14MPa,断裂韧性为(5～6)MPa.m_1/2,其断裂模式为解理断裂。     

AlxFeCoNiB0.1高熵合金的微观组织和力学性能研究

采用真空电弧炉熔炼制备了AlxFeCoNiB0.1（x=0.4,0.5,0.8,1.2,1.6 at%）高熵合金,并对其微观组织和力学性能进行测试。随Al含量增加,合金的铸态枝晶由FCC相转变为B2(AlNi)/BCC相。当x=0.4和0.5时,合金的组织由枝晶FCC相和枝晶间组织B2相及(Fe,Co)2B组成;x=0.8时,枝晶由B2相组成,枝晶间由FCC相及(Fe,Co)2B组成;x=1.2时,枝晶间由共晶组织FCC+(Fe,Co)2B组成,BCC呈纳米级颗粒状;x=1.6时,共晶组织消失。随Al含量的增加,抗压拉强度先上升后下降,Al含量为0.8时达到峰值,为2243MPa,适量的Al能提高高熵合金综合力学性能。     

Tix(Fe15Co35Ni35Cr15)100-x高熵合金的微结构与力学性能

高熵合金以其优异的力学和物化性能,被誉为下一代重点发展的合金材料.文中通过真空电弧炉熔制合金,利用OM、XRD、SEM、EDS、显微硬度计和万能试验机等分析测试,研究分析了Tix(Fe15Co35Ni35Cr15)100-x(x=0,2,4,6,8,10,12,14)多主元合金的微观结构和力学性能.结果表明:在宽泛的钛...     

Si对FeMoCrVTiSix高熵合金组织和力学性能的影响

采用真空电弧熔炼工艺制备了FeMoCrVTiSix(x=0、0.3、0.5、1)高熵合金,利用X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计、万能试验机等设备研究了合金的组织和力学性能。结果表明,x=0时,合金由单一BCC固溶结构组成,随着Si含量增加,合金中逐渐析出(MoCrV)3Si相和(FeCrVSi)2(MoTi)的Laves相,x=1时,Laves相成为主相。随着Si含量增加,合金脆性随之增加,硬度(HV)也呈上升趋势,在x=1时达到最大值1113。     

AlZnMgCuMn高熵合金的微观组织、力学和耐腐蚀性能及其机理

为探究轻质高熵合金AlZnMgCuMn的微观组织、力学性能、耐腐蚀性能及合适的热处理工艺,本研究采用XRD、SEM、EDS分析了合金的微观组织,通过电子万能试验机和维氏硬度计测试其力学性能,利用动电位极化测试、阻抗谱、CLSM和AFM对耐腐蚀性能及其机理进行分析。结果表明,AlZnMgCuMn高熵合金由Al-Mn准晶体相和hcp相组成,前者表现为枝晶形貌,后者则分布于枝晶间。热处理对两相形貌、分布和体积分数的影响较小。铸态AlZnMgCuMn的抗压强度、压缩率和显微维氏硬度(HV0.5)分别为415MPa、4.4%、4519.7MPa,自腐蚀电位和电流分别为-726.344 mV和1.882μA/cm2。电化学腐蚀之后合金表面产生明显的腐蚀坑,其深度约为11.8μm,枝晶Al-Mn相具有较低的电位作为阳极而优先被腐蚀,随着腐蚀的加剧,腐蚀微区彼此连接并发展成为大面积的腐蚀坑。     

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.     

Hf含量对NbMo0.5HfxTiZrCrAl难熔高熵合金组织及力学性能的影响

采用真空非自耗电弧熔炼的方法制备了5种名义成分为NbMo0.5HfxTiZrCrAl(x=0, 0.25, 0.5, 0.75, 1, at.%)的难熔高熵合金。研究了Hf对合金组织及力学性能的影响规律。结果表明：添加Hf和不添加Hf的合金的微观组织均由两种BCC相（即BCC1和BCC2）和Laves相构成。在未添加Hf的合金中,BCC1相中主要富含Zr、Cr和Al元素,BCC2相中主要富含Nb、Ti和Mo元素。而在添加Hf的合金中,BCC1相中主要富含Hf、Zr、Cr、Mo和Al元素,BCC2相中主要富含Nb和Ti元素。随着Hf含量的增加,BCC1相的含量逐渐增加,且BCC1和BCC2相的晶格常数均有所增大。此外,随着Hf含量的增加,合金的硬度和脆性均逐渐增加,而合金在1200 ℃的抗压强度逐渐降低。     

不完全再结晶Fe40Mn10Cr25Ni25高熵合金的室温及低温力学性能

采用冷轧和退火热处理工艺制备了不完全再结晶结构的Fe40Mn10Cr25Ni25高熵合金,分析了合金的室温(298 K)及低温(77 K)拉伸时的力学性能.结果表明,合金具有优良的室温及低温力学性能,合金在低温拉伸时强度和塑性均得到了提高,其室温强度和断后伸长率分别为880 MPa和18％,低温强度和断后伸长率分别为1...     

碳化硼对高熵合金结构及性能的影响

采用微波烧结工艺制备B₄C/FeCoNiCrAl与B₄C/FeCoNiCrCu高熵合金基复合材料,研究了不同含量的B₄C对FeCoNiCrAl、FeCoNiCrCu高熵合金组织结构和性能的影响。结果表明:B₄C的添加一定程度上增加了基体合金的晶格畸变,合金微观组织由高熵合金基底区、碳化硼分解生成的硼化物区和碳化物区3部分构成。体心立方结构的FeCoNiCrAl高熵合金中硼化物为针状,面心立方结构FeCoNiCrCu高熵合金中硼化物组织为块状,这与合金体系中的原子尺寸差相关。B₄C可显著提高合金的强度和硬度,塑性略有下降。4%B₄C/FeCoNiCrAl合金复合材料具有最高的硬度和压缩强度值,分别为627.1 HV0.5和1836 MPa,但是塑性较差,压缩比仅为11%;而4%B₄C/FeCoNiCrCu合金复合材料硬度与强度仅为249.3 HV0.5与1413 MPa,低于4%B₄C/FeCoNiCrAl复合材料,但塑性较好,压缩比可达35%。     

Microstructures and mechanical properties of a welded CoCrFeMnNi high-entropy alloy

The response of the CoCrFeMnNi high-entropy alloy to weld thermal cycles was investigated to determine its applicability as an engineering structural material. Two processes were used: high-energy-density, low-heat-input electron beam (EB) welding and low-energy-density, high-heat-input gas tungsten arc (GTA) welding. Weldability was determined through comprehensive microstructural and mechanical property characterisation of the welds. The welds did not develop solidification cracking or heat-affected zone cracks. The microstructures in weld fusion zones are similar to that in the as-cast materials, consisting of large columnar grains with dendrite. The dendrite arm spacing and the extent of elemental segregation were less in the welds than in the cast ingot, and also were less pronounced in the EB weld than in the GTA weld. Compositional microsegregation between dendritic cores and interdendritic regions of the welds was insignificant. Both welds exhibited slightly higher yield strengths than the base metal. The EB weld possessed comparable tensile strength and ductility to that of the base metal. In comparison, the GTA weld maintained ～80% of the base metal’s tensile strength and 50% of the ductility.     

Microstructure and mechanical properties of Al-Mg-Mn alloy with erbium

The effect of trace element Er on the microstructure and properties of Al-6Mg-0.7Mn-0.1Cr-0.15Ti alloy was investigated. The results show that the ultimate room-temperature and high-temperature strength sof the alloy have not increased obviously with the addition of erbium, but the uniform elongation of alloys decreases from 9% and 27.5% to 5.5% and 22.5%, respectively. The reason is that the addition of Er will first react with Ti, Cr to form Al20Ti2Er, Al8Cr4Er phases. The precipitation strengthening make...     

放电等离子烧结Ti-43Al-9V合金显微组织和力学性能(英文)

采用机械合金化和放电等离子烧结工艺制备细晶Ti-43Al-9V合金,研究不同烧结温度与显微组织和力学性能之间的关系。结果表明:机械球磨后粉末形状规则,尺寸在5～30μm之间,烧结所得块体材料主要由γ-TiAl、α2-Ti3Al和少量B2相组成。烧结温度为1150°C时,获得的等轴晶粒尺寸为300nm～1μm。烧结温度升高到1250°C时,等轴晶粒的尺寸明显增大,显微硬度从HV592降低到HV535,抗弯强度从605降低到219MPa,压缩断裂强度从2601降低到1905MPa,压缩率从28.95%降低到12.09%。