Al0.1CoCrFeNi高熵合金/Cu爆炸焊接界面结构

高熵合金(high entropy alloys,HEA)是金属系统的一个新子集,具有复杂的成分. 使用爆炸焊接工艺将Al_0.1CoCrFeNi高熵合金/Cu进行了复合加工,通过扫描电子显微镜和硬度测试表征了爆炸焊接产生的微观结构演变的不均匀特性. 结果表明,爆炸焊接界面在纵向截面上呈现周期性的结构分布,而在横向截面上呈现出不规则的边界,从不同截面可以统计得到相似的波形参数. 通过界面区域的微观结构发现,界面附近具有沿着界面拉长的晶粒,旋涡区具有再结晶的等轴细晶;随着晶粒变形程度的增加,相应区域细晶的比例随之增加. 纳米压痕测试结果表明,界面沿着爆炸焊接方向呈现周期性起伏的硬度分布,且混合区的硬度值介于两侧的硬度之间.     

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。     

高温变形对Al0.1(MoNbTa0.7ZrTi)难熔高熵合金微观组织的影响

为了解决铸态难熔高熵合金中枝晶粗大及元素偏析问题,通过非自耗真空电弧熔炼炉制备出Al_0.1(MoNbTa_0.7ZrTi)难熔高熵合金,在Gleeble-3500试验热模拟机上进行了不同温度的单轴高温压缩试验,探索了变形温度对Al_0.1(MoNbTa_0.7ZrTi)难熔高熵合金微观组织的影响。结果表明,高温变形后,Al_0.1(MoNbTa_0.7ZrTi)难熔高熵合金仍为体心立方双相固溶体结构,并未改变其相组成。元素偏析现象随着变形温度的升高而逐渐减弱,同时合金组织变均匀,枝晶晶粒尺寸变小。     

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。     

等原子比FeCrMnNi高熵合金的热变形行为

采用等温压缩实验,对FeCrNiMn等原子比高熵合金在900~1050 ℃和0.001~1 s^-1区间内的热变形行为进行了研究。结果表明,合金的初始组织主要由等轴面心立方晶粒和细小体心立方相颗粒构成。合金的流变曲线呈现典型的单峰形,随着温度的提高和应变速率的降低,峰值应力显著下降。基于双曲正弦方程建立了预测流变应力的本构模型,同时计算了合金的应力指数和表观变形激活能,分别为3.13和405 kJ/mol。基于动态材料模型建立了合金在不同应变量下的热加工图,发现所有热加工图中均未出现变形失稳区,说明合金具有优异的变形能力。通过与变形组织的对比发现,变形组织与能量耗散因子值密切相关。当能量耗散因子值为28%时,再结晶体积分数仅为17.6%;当能量耗散因子值为38%时,再结晶体积分数则提高至37.5%。通过热加工图确定了合金的2个最佳热变形参数区间：900~940 ℃/10^-3~10^-1.3 s^-1和960~1050 ℃/10^-3~10^-0.3 s^-1。     

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。     

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。     

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。     

晶粒尺寸对FeCoCrNiN0.07高熵合金拉伸变形行为的影响

采用粉末冶金对FeCoCrNiN_0.07高熵合金冷轧板材进行不同温度退火,制备了平均晶粒尺寸分别为0.83、10.51μm的超细晶和粗晶板材。采用X射线衍射、扫描电子显微镜（SEM）、电子背散射衍射（EBSD）和透射电子显微镜（TEM）等手段,研究了不同晶粒尺寸高熵合金的室温拉伸力学行为和微观结构特征。结果表明：超细晶合金的室温拉伸强度高于粗晶合金,伸长率略低于粗晶合金。不同晶粒尺寸合金表现出不同的加工硬化率特征,粗晶合金的加工硬化率大于超细晶合金。粗晶合金变形过程中形成纳米级变形孪晶,而超细晶合金中未出现变形孪晶,晶粒细化抑制了FeCoCrNiN_0.07高熵合金拉伸过程中变形孪晶的生成。     

FeCoNiCrMn系高熵合金变形机制的研究进展

高熵合金的多主元特征,使其在变形过程中表现出多种变形机制的协同作用,因而表现出优异的性能。与传统合金相比较,对高熵合金中多种变形机制调控的可能性更大。研究发现,微结构及其演变将直接影响合金中的变形机制,通过“微结构-变形机制-性能”这一设计思路,在高熵合金中引入多变形机制并调控其激活顺序成为今后研究高熵合金的重点。本文对FeCoNiCrMn系高熵合金变形机制的研究现状进行了综述,总结了高熵合金中常见的几种变形机制,并对高熵合金中变形机制的研究进行了展望。     

高熵合金强化机制的研究进展

高熵合金是一种多主元合金,相比于传统单一主元合金具有不同的变形机制和强韧化机制.现有的研究结果表明,高熵合金的强韧化潜力明显优于传统合金,是一种极具应用前景的新型结构材料.本文综述了近年来高熵合金在强化机制领域的研究进展,对高熵合金的多种强化机制进行了讨论分析,并指出了影响高熵合金强化的因素,最后给出了高熵合金强韧化研...     

Deformation and microstructure evolution of a high strain rate superplastic Mg-Li-Zn alloy

An Mg-8Li-2Zn alloy plate was prepared through a two-pass extrusion process, and the high-temperature behavior of the alloy was investigated at 473-593 K under the initial strain rate of 1.0 × 10⁻²-1.0 × 10⁻¹ s⁻¹. The results indicated that the alloy exhibits a significant high strain rate superplasticity with a maximum elongation of 279% under an initial strain rate of 1.0 × 10⁻² s⁻¹. The activation energy is 89.4 kJ/mol, indicating that the dominant deformation mechanism in the alloy is grain-boundary sliding controlled by grain-boundary diffusion. Cavities nucleate and coalesce during deformation, which is one of the results leading to the fracture of the material.     

FeCrNiAl系高熵合金高温氧化行为及组织演变研究

研究了FeCrNiAl系高熵合金的高温氧化行为,建立了合金的氧化动力学模型,同时借助XRD、SEM和能谱分析,对合金氧化物相结构及形貌和成分进行表征,分析了合金的氧化机理。结果表明合金在800~1000℃都是完全抗氧化的,随着氧化温度的提高,合金氧化速率先增加后减小,1000℃的平均氧化速率小于800℃的平均氧化速率;各个温度下试样单位面积的氧化增重与氧化时间的关系满足抛物线规律,计算得到合金的氧化激活能为167.507 kJ/mol;800℃下枝晶内的氧化产物全部是棒状的金红石结构TiO_2,而枝晶间氧化产物则主要是片层状、紧密相连的Cr_2O_3和TiO_2;900和950℃下形成的氧化膜中主要氧化物均为TiO_2,900℃还含有Cr_2O_3和Fe2O3,950℃氧化膜中还含有α-Al_2O_3。在1000℃合金表面仅形成致密的α-Al_2O_3薄膜,使合金表现出更为优异的抗氧化性能。     

Hot deformation behavior and microstructural evolution of as-forged Ti-44Al-8Nb-(W,B, Y) alloy with nearly lamellar microstructure

The hot deformation behavior and microstructural evolution of as-forged Ti-44Al-8Nb-(W, B, Y) alloy with nearly lamellar structure were investigated by means of uniaxial hot compression. Its stress exponent and activation energy are 3.81 and 494 KJ/mol, respectively. The efficiencies of power dissipation and instability parameters are evaluated, and processing maps at strains of 0.12, 0.25, and 0.5 are developed. It is demonstrated that the microstructural evolution is dependent on the temperature and strain rate. Moreover, the recovery and recrystallization of γ phases as well as the spheroidization of α phases play important roles in refining the microstructure. Reasonable parameters for secondary hot working are above 1150 °C with a strain rate of less than 0.25 s⁻¹ at a strain of 0.5. Additionally, the hot working window can be expanded to the region with lower temperature and higher strain rate at a strain of 0.12. Finally, crack-free TiAl sheets were successfully prepared by hot pack rolling. The as-rolled alloy is characterized by duplex microstructure with a mean grain size of 10 μm, exhibiting a failure strength of 1021 MPa with 0.78% ductility at room temperature. At 800 °C, the failure strength remains high: above 650 MPa.     

Fe、Al元素含量对Fe(2-x)CrMnAlxCu高熵合金组织性的影响

本研究将Fe、Al作为联合变量进行微调,检测并分析Fe、Al共同变化对Fe_(2-x)CrMnAl_xCu(x=1.3、1.4、1.5、1.6、1.7)高熵合金的相结构、微观组织、压缩性能、硬度、摩擦性能的影响。实验结果表明,Fe_(2-x)CrMnAl_xCu高熵合金的枝晶间及枝晶组织均由bcc相构成,且枝晶内部析出有序bcc相和FeAl相析出物,其析出物含量随着Fe含量减少,Al含量的增加略微增加,使得Fe_(2-x)CrMnAl_xCu高熵合金的硬度不断增加。当x=1.6时,高熵合金的综合性能达到最佳,其硬度高达558.5 HV,屈服强度为1205.43 MPa,抗压强度为1431.52 MPa,变形率为9.06%。并且在Fe含量减少,Al含量的增加的同时,高熵合金内的元素偏析的现象得到了一定程度的缓解。     

Bi-Sn熔体在高熵合金上的润湿行为及界面特征

采用传统座滴法研究了低熔点合金(Bi-Sn)和高熵合金(AlCoFeNiCr和CuCoFeNiCr)之间的润湿行为及界面特征。借助扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)分析了Bi-Sn/AlCoFeNiCr和Bi-Sn/CuCoFeNiCr界面微观结构。结果表明:AlCoFeNiCr和CuCoFeNiCr高熵合金都是结构单一的固溶体,但Bi-Sn熔体在CuCoFeNiCr高熵合金基体上的润湿性明显地优于Bi-Sn熔体在AlCoFeNiCr高熵合金基体上的润湿性;Bi-Sn/CuCoFeNiCr界面发生剧烈的化学反应,有大量的界面反应物生成,Bi-Sn熔体中的原子Sn主要是沿着CuCoFeNiCr高熵合金中的富铜相扩散,而Bi-Sn/AlCoFeNiCr界面平直,且随着润湿温度的升高,Bi-Sn熔体中的原子向AlCoFeNiCr高熵合金基体的扩散程度加强并伴随化学反应,出现类似\"皮下潜流\"现象;由于CuCoFeNiCr高熵合金中富铜相的存在,为Bi-Sn在CuCoFeNiCr高熵合金基体上的铺展提供了\"润湿通道\"。