超细晶粉末冶金CoCrFeMnNiGd0.15高熵合金的组织性能

采用机械合金化和放电等离子烧结的方法制备出超细晶CoCrFeMnNiGd_0.15合金,研究了CoCrFeMnNiGd_0.15高熵合金的组织与性能。结果表明,其组织为多相结构,基体为FCC固溶体相,析出相为稀土氧化物(Gd₂O₃)和富Gd、Ni、Mn的四方结构相。随着烧结温度的提高,析出相的含量不断增加且尺寸不断增大,合金的压缩屈服强度不断下降而塑性则不断上升。在900℃烧结时材料具有最优的综合力学性能,其压缩屈服强度(σ_0.2)、抗压强度(σ_max)、断裂时的塑性应变(ε_p)和维氏硬度分别达到1662 MPa、2518 MPa、30.6%和458 Hv。     

Al0.1CoCrFeNi高熵合金力学性能的分子动力学研究

通过分子动力学方法研究了Al_0.1CoCrFeNi单晶高熵合金在室温（300 K）下沿轴向拉伸后的组织和力学性能变化。通过改变模拟应变速率和温度,分析了单晶高熵合金的拉伸性能;通过模拟室温拉伸实验,研究了含表面小裂纹单晶的显微组织和抗拉伸性能。结果表明,当应变速率在一定范围内时,抗拉伸强度随应变速率增大而增大;当应变速率为10¹⁰ s^-1时,杨氏模量和抗拉伸强度随温度降低而增大。表面有贯穿小裂纹的单晶高熵合金在拉伸一段时间后出现颈缩现象,随着大量滑移位错的快速发展,裂纹尖端出现应力集中,导致快速断裂。     

Ni48Co1Mn37In14- x Al x 磁性记忆合金马氏体相变、力学性能和耐腐蚀性能

采用电弧熔炼的材料制备方法，研究了微量的主族元素Al掺杂对Ni₄₈Co₁Mn₃₇In_14-xAl_x (0≤x≤2)磁性形状记忆合金显微组织、晶体结构、马氏体相变、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明：用Al替代部分In，合金的晶粒尺寸明显减小，掺杂2at%的Al元素，平均晶粒尺寸缩小到10 μm左右，大约为未掺杂样品的三十五分之一；当Al掺杂量在0.25at%~2at%时，金属Al完全固溶到基体中，而且Al在合金中的固溶度随掺杂量的增加有所提升，当Al掺杂量为2at%时，Al在基体中的固溶度接近2at%；随着Al对In的取代，室温下合金由L2₁立方奥氏体与单斜6M马氏体的两相结构转变为单一的6M调制马氏体相结构，晶胞体积逐渐减小，马氏体相变温度呈现上升趋势；合金抗压强度不断增大，Ni₄₈Co₁Mn₃₇In₁₂Al₂的抗压缩断裂强度与Ni₄₈Co₁Mn₃₇In₁₄相比提高了160%，压缩应变也由5.46%增加到6.36%；适量的Al替代In后，合金在人工海水中的耐腐蚀性能总体呈现不断增强的趋势，Ni₄₈Co₁Mn₃₇In₁₂Al₂合金的耐腐蚀性能明显高于Ni₄₈Co₁Mn₃₇In₁₄合金，且其耐腐蚀性接近于304不锈钢。     

放电等离子烧结WMoNbTaV-Al2O3 高熵合金组织及磨损性能

以金属粉末为原料,采用放电等离子烧结技术制备新型含α-Al₂O₃的WMoNbTaV难熔高熵合金,研究了烧结温度对合金致密化行为、相结构、显微组织和耐磨性能的影响。结果表明：在1800~1900 ℃烧结时,WMoNbTaV-Al₂O₃高熵合金基体具有单一bcc相结构,Al₂O₃的平均晶粒尺寸为1.15 μm。随着烧结温度升高,合金的晶粒尺寸增大,致密度和显微硬度也在不断增高,在1900 ℃烧结时硬度达到7967.4 MPa。1900 ℃烧结得到的合金具有优异的耐磨性,磨损量仅为1800 ℃烧结合金的一半。且WMoNbTaV-Al₂O₃高熵合金的耐磨性远高于纯W材料。当磨料粒度为37.5 μm时,1900 ℃烧结的合金磨损量为0.9 mg,磨损性能是纯W材料的83倍。     

Cu添加对La0.7Ce0.3Fe11.54-xCuxMn0.16Si1.3合金及其氢化物磁性能的影响

La(Fe, Si)₁₃系合金是具有一级相变大磁热效应的磁制冷合金,被认为是极具应用前景的磁热效应材料之一。本文采用高频感应悬浮炉制备了添加不同Cu元素比例的La_0.7Ce_0.3Fe_11.54-xCu_xMn_0.16Si_1.3(x=0, 0.05, 0.1, 0.15)合金。并利用粉末XRD衍射仪,扫描电镜(SEM)对合金的相组成、微观组织结构进行了研究,采用多功能振动样品磁强计VersaLab对合金的磁性能进行了分析。添加Cu元素后,合金的居里温度提高,但氢化后添加Cu的合金居里温度反而偏低。随着Cu元素提高磁热性能下降,但La_0.7Ce_0.3Fe_11.44Cu_0.1Mn_0.16Si_1.3H_1.68合金的最大等温磁熵变仍高达8.5 J/kg.K(0 ~ 2 T),相对制冷能力RCP提高(118 J/kg),磁滞明显降低。     

AlCrCuFeNbxNiTi高熵合金组织与性能研究

采用电弧熔炼制备了AlCrCuFeNb_xNiTi (x = 0, 0.25, 0.5, 1.0)高熵合金,研究不同Nb含量对AlCrCuFeNb_xNiTi高熵合金显微组织和力学性能的影响。研究表明：AlCrCuFeNb_xNiTi (x = 0, 0.25, 0.5, 1.0)高熵合金物相主要包含有序FCC的L2₁相和Laves相,还有少量的BCC(A2)和FCC相;Nb元素的添加能促进Laves相的生成且对Cu元素的偏析具有一定的抑制效果;通过相判据参数计算找到了适合AlCrCuFeNb_xNiTi高熵合金的相形成判据;添加适量的Nb元素能够改善AlCrCuFeNiTi六元高熵合金的力学性能;AlCrCuFeNb_0.5NiTi 高熵合金具有较好的综合力学性能,抗压强度达到1587.4 MPa,硬度达到568.8 HV;Nb元素含量过高时会形成过多的Laves相使合金表现出过早脆化现象。     

时效工艺对Ni75Al15Ti10合金沉淀过程的微观相场模拟

本文通过微观相场动力学模型模拟了Ni₇₅Al₁₅Ti₁₀合金的沉淀过程。首先通过原子演化图发现,沉淀过程分为两步,起初为L1₀相向L1₂相的转变,随后为化学计量比L1₂相的形成。随后研究了单级时效温度对微结构,原子占位以及原子扩散的影响,结果表明：随着温度升高无规则形状的γ′相变为规则立方体状并且择优取向显著;同时Al原子从γ′相界面向内部扩散,Ti原子正好相反。但是温度越高,原子占位以及有序化程度越低。为了提高γ′相的原子占位,我们进一步比较了双级时效对γ′相的影响。发现双级时效不仅能获得规则排列稳定的γ′相,同时还可以提高Al与Ti原子在其正位处的原子占位并抑制反位缺陷的产生。我们的实验结果在一定程度上为制备具有优异力学性能的Ni-Al-Ti合金提供了理论依据。     

复合粘结La0.8Ce0.2Fe11.7- x Mn x Si1.3H1.8 磁工质的磁性能

采用中频感应炉制备La_0.8Ce_0.2Fe_11.7-xMn_xSi_1.3母合金并退火,将合金饱和氢化后破碎成粉末。通过环氧树脂粘结,将居里温度T_C间隔为5 K的多种La_0.8Ce_0.2Fe_11.7-xMn_xSi_1.3H_1.8（x=0.23,0.26,0.29,0.32,质量分数,%）合金粉末进行混合粘结,提高合金的磁熵半峰宽。用VersaLab和绝热温变直接测量仪测试粘结样品的磁性能。结果表明,与单一成分粘结样品相比,混合粘结样品的最大等温磁熵变有所降低,磁熵半峰宽以及相对制冷能力有所提高。含4种成分的混合粘结样品的相对制冷能力可以达到139.2 J/kg。     

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。     

Ge4Se96红外玻璃的热力学性能研究

通过融熔-淬冷法制备了 Ge₄Se₉₆硫系玻璃块状试样,利用等温步阶方法(stepwise method)测定其DSC曲线,并采用新算法对Ge₄Se₉₆玻璃的比热进行了分析计算。通过比热算出Gibbs自由能变化ΔG和熵变ΔS,得到了ΔG和ΔS随温度变化的曲线,确定了Kauzmann 温度T_k。采用热机械分析(TMA)确定了Ge₄Se₉₆玻璃的应变点、退火点、玻璃转变点、屈服点和软化点的特征温度。结果表明,Ge₄Se₉₆的玻璃化转变温度T_g是81.5 ℃,平均热膨胀系数是ΔL/L=(0.0557*T-1.7576)/1000,Kauzmann 温度T_k=239K。     

FeCoNiCrCu0.5Alx高熵合金的结构和性能（英文）

研究Al含量和热处理对FeCoNiCrCu0.5Alx多主元高熵合金的相结构、硬度和电化学性能的影响规律。随着Al含量的增加,铸态合金的相结构由FCC相向BCC相转变。当x从0.5增加到1.5时,FeCoNiCrCu0.5Alx高熵合金的稳定结构由FCC结构向FCC+BCC双相结构转变。BCC相的硬度高于FCC相的,在氯离子及酸性介质中BCC相的耐腐蚀性均优于FCC相的。FeCoNiCrCu0.5Al1.0铸态合金具有高硬度和良好的抗腐蚀性能。     

Dislocation dynamics in Al0.1CoCrFeNi high-entropy alloy under tensile loading

The deformation mechanisms in a single phase face-entered cubic high-entropy alloy, Al_0.1CoCrFeNi, under tensile loading are investigated using classical molecular simulations. Our atomistic model employed for quasi-statically straining the alloy is validated against the predictions of lattice structure, pair-correlations and material density. The Young's modulus determined from the linear stress-strain profile in the elastic regime concurs with previous experimental reports. During plastic deformation, we find that dislocation nucleation and mobility plays a pivotal role in initially triggering twin boundaries followed by the generation of intrinsic and extrinsic stacking faults in the alloy. At room temperature, we find dislocation annihilation contributes to the shear resistance of the alloy effecting a serration laden plastic flow of stress as uniaxial strain is increased.     

Critical thermodynamic evaluation and optimization of the MgO-Al2O3, CaO-MgO-Al2O3, and MgO-Al2O3-SiO2 Systems

A complete literature review, critical evaluation, and thermodynamic modeling of the phase diagrams and thermodynamic properties of all oxide phases in the MgO-Al₂O₃, CaO-MgO-Al₂O₃, and MgO-Al₂O₃-SiO₂ systems at 1 bar total pressure are presented. Optimized model equations for the thermodynamic properties of all phases are obtained that reproduce all available thermodynamic and phase equilibrium data within experimental error limits from 25 °C to above the liquidus temperatures at all compositions. The database of the model parameters can be used along with software for Gibbs energy minimization to calculate all thermodynamic properties and any type of phase diagram section. The modified quasichemical model was used for the liquid slag phase and sublattice models, based upon the compound energy formalism, were used for the spinel, pyroxene, and monoxide solid solutions. The use of physically reasonable models means that the models can be used to predict thermodynamic properties and phase equilibria in composition and temperature regions where data are not available.     

The effect of melt-spinning processing parameters on crystal structure and magnetic properties in Fe–Mn–Ga alloys

We have succeeded to fabricate body-centered cubic (bcc) single phase of Fe–Mn–Ga alloys using melt-spinning technique. Heusler type L2₁ structure of Fe₂MnGa alloy are predicted to have half-metallic properties, however bulk Fe₂MnGa alloys crystallize into face-centered cubic (fcc) lattice with small admixture of bcc phase. By changing either ejection temperature or rotation speed of melt-spinning processing parameters, fcc or bcc lattice can be obtained from same precursor ingot. For stoichiometric Fe₂MnGa as-spun alloy, super-lattice diffraction peaks indicative of L2₁ structure are observed from XRD measurements. The as-spun bcc alloys transform into ferromagnetic hexagonal lattice by thermal annealing.     

Designing Rules of Laser-Clad High-Entropy Alloy Coatings with Simple Solid Solution Phases

The criteria of process parameters(μ≤4),atomic size difference(ε≤5.8,δ≤11 and α≤2),thermodynamic(-14.5 ≤△H_(mix)≤6.5 and Ω≥ 1.8) in the prediction of the phase stability for laser-clad high-entropy alloy coatings are studied in detail.Besides,the criteria of valence electron concentration(VEC) applied to distinguish the stability of different solid solution phases are as follows:VEC7.65 for simple BCC,VEC≥7.65 for simple face-centered cubic(FCC),7.14 VEC 7.78 for dual-phase BCC and FCC.Among them, μ and ε proposed firstly separate the phase stability of laserclad high-entropy alloy coatings quite precisely.The other modified criteria(δ,α,△H_(mix),Ω,VEC) are proved to be different from those of the high-entropy alloys synthesized by the traditional casting and smelting processes.     

MICROSCOPIC PHASE–FIELD METHOD SIMULATION FOR THE IN SITU TRANSFORMATION OF L10 PHASE AND L12 PHASE STRUCTURE

Ni₈₀Al₁₃Cr₇合金为研究对象, 采用描述单个格点位置原子占位的时间和空间演化为特征的微观相场法, 研究了Al和Cr原子在(100)和(200)面上的原子占位变化与时效早期Ni₃(Al, Cr)结构演化之间的关系. 研究表明, 在时效最初阶段, Al和Cr原子在(100)和(200)面上的成分序参数并不发生变化, 然而在两面上的长程序参数相等并随时间逐渐增大, 以等成分有序化的形式发生第一次原位转变, 形成低有序度的L1₀结构预析出相. 当有序度增大到一定值时, Al和Cr原子的成分序参数和长程序参数在(100)面上迅速增大, 而在(200)面上则迅速降低, 相结构发生第二次原位转变, L1₀结构逐渐向L1₂结构转化.     

Martensitic transformation of Ni64Al34Re2 shape memory alloy

As-rolled and annealed Ni₆₄Al₃₄Re₂ shape memory alloy (SMA) exhibits B2 → L1₀ (3R) martensitic transformation with M_s temperature up to about 210 °C. Experimental results indicate that the annealing temperature is the major factor that affects the M_s temperature. It is found that adding 2 at.% Re to replace Al in Ni₆₄Al₃₆ binary SMA can significantly refine the alloy's grain size and enhance the softening behavior during transformation. Meanwhile, Re has the same trend as Ni to affect the M_s temperature, but it has a less effect than Ni. The lattice constants and microstructures of NiAl-B2 phase, NiAl-L1₀ (3R) martensite and Ni₃Al-L1₂ phase are almost similar to those of Ni–Al binary SMAs.     

Ti20Zr20Hf20Cu20Be20高熵非晶合金应力弛豫行为研究

高熵非晶合金力学弛豫行为的研究,对于理解玻璃转变、塑性变形、弛豫机理等科学问题和拓展其工程应用极为关键。本文采用应力分析方法对Ti20Zr20Hf20Cu20Be20高熵非晶合金条带进行了研究,旨在揭示高熵非晶合金应力弛豫行为。通过分析其在恒定应变下较宽时间窗口和温度窗口内的应力衰减过程,发现在低于Tg的玻璃态下,高熵非晶合金中存在着弛豫解耦现象,分别是慢弛豫和快弛豫过程。其中慢弛豫呈现扩展指数衰减模式,弛豫时间存在对温度的Arrhenius动力学依赖关系,与长程原子重排运动有关,快弛豫过程对应于微观局部内应力的逐步消散过程。不论该高熵非晶合金变形处于弹性阶段还是发生了屈服,应力弛豫过程受应变的影响都较小。本研究揭示了高熵非晶合金中新的弛豫解耦现象和与之相关的独特动力学机制,拓宽了我们对高熵非晶合金弛豫动力学过程以及其本征特性的认知。