Al_xFeCoNi_(2.05)近共晶高熵合金组织和力学性能研究

为研究Al元素含量对Al_xFeCoNi_(2.05)(x=0.85,0.95,1.05)近共晶高熵合金组织和拉伸性能的影响,通过扫描电子显微镜(SEM)观察合金的显微组织和断口形貌,采用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)研究Al原子含量对晶体结构的影响。试验结果表明:在该共晶系高熵合金中,Al元素为共晶形成元素。当Al元素含量为0.95时,合金具有由层片状L12相和B2相组成的完全共晶组织,其中富含Fe和Co元素的L12相为领先相,B2相富含Ni和Al元素。当Al元素含量为0.85时,合金组织为L12_(初生)+(L12+B2)_(共晶)组成的亚共晶组织;当Al元素含量为1.05时,合金组织为B2初生+(L12+B2)_(共晶)组成的过共晶组织。正是由于显微组织的差异,Al_xFeCoNi_(2.05)(x=0.85,0.95,1.05)合金的屈服强度由650MPa降低到450MPa和510MPa,而延伸率由12%大幅度增加到29%和27.5%。     

Al-Cu-Fe-Ce准晶中间合金的显微组织及热膨胀系数研究

针对准晶材料的脆性问题,通过常规铸造法制备了四元(Al_(63)Cu_(25)Fe_(12))_(100-x)Ce_x(原子数分数x=2,3,5,7)准晶中间合金,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及透射电子显微镜(TEM)等,分析了铈含量对合金组织及热膨胀系数的影响。结果表明:随着铈含量的增加,合金中的二十面体准晶Ⅰ相的含量逐渐降低,含铈相发生一定程度的富集和粗化,当铈含量增加至7%时,合金中细小分布的不规则块状Al_(13)Ce_2Cu_(13)相明显减少,出现了团絮状的Al_8CeCu_4相;且随着铈含量的增加,合金的热膨胀系数先降低后又升高,含铈量为5%时,合金的热膨胀系数达到最小值。     

Mn对Mg-5Sn-2Al-Zn合金组织及力学性能的影响

利用纯镁锭、锡锭,纯铝粒、锌粒及含锰10%的镁锰中间合金制备Mg-5Sn-2AlZn-xMn合金(x=0、0.2、0.5及0.8),对Mn的含量进行调整,通过光学显微组织分析、XRD分析、扫描电镜(EDS)以及室温抗压强度测试,研究不同Mn含量对合金铸态、固溶后组织及力学性能的影响。结果表明:Mg-5Sn-2Al-Zn合金组织主要由α-Mg相、Mg_2Sn相以及较少量的β-Mg_(17)Al_(12)相组成;Mn含量的增加促进了Mg_2Sn相和β-Mg_(17)Al_(12)相在枝晶间的析出分布,并使枝晶细化;对不同Mn含量的合金进行室温压缩实验,表明当Mn含量在0.2%和0.5%时室温力学性能较好,固溶态合金的抗压强度由不含Mn时的355MPa分别提高到370MPa和360MPa,铸态合金也由不含Mn时的350MPa提高到360MPa;当含Mn达到0.8%时,颗粒状的第二相分布明显增多,其力学性能也急剧下降。     

添加Cu对挤压铸造ZK60镁合金力学性能及腐蚀行为的影响

在传统ZK60合金配比中添加0.6%Cu,采用挤压铸造工艺获得了ZCK (Mg-6Zn-0.6Cu-0.6Zr)合金。通过扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)对微观组织进行了表征,结合力学性能试验和静态腐蚀试验,重点研究了Cu元素对镁合金显微组织、力学性能和抗腐蚀性能的影响。结果表明,添加0.6%Cu能够进一步细化ZK60合金晶粒,力学性能和抗腐蚀性能提升,合金的断裂行为由原先的脆性断裂转变为韧脆混合性断裂,并且能有效提高合金在Cl~-环境下的抗腐蚀性。     

AlCrFeNi_2Cu_x高熵合金组织及性能

为了分析Cu元素添加对高熵合金显微组织与微观性能的影响,采用真空电弧熔炼炉制备AlCrFeNi_2Cu_x(x=1. 2,1. 4,1. 6,1. 8)高熵合金,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、硬度计和压缩试验机对高熵合金的显微组织和力学性能进行测试.结果表明,AlCrFeNi_2Cu_x(x=1. 2,1. 4,1. 6,1. 8)高熵合金主要由简单FCC相(富Fe-Cr相)与BCC相(富Al-Ni相)组成.随着Cu含量的增加,FCC相数量增加,组织中枝晶变得致密,但当x增加到1. 8时,晶粒又变得粗大起来. Cu元素主要富集于枝晶间,随着Cu含量的增加,Cu元素呈现聚集趋势并包裹着树枝晶,当x增至1. 8时,上述偏聚包裹现象更为明显.高熵合金的压缩性能和硬度均随Cu元素的添加呈现先上升后下降的趋势.当x为1. 6时,高熵合金综合性能最佳,其抗压强度、屈服强度、塑性应变量和维氏硬度分别为2 256 MPa、891 MPa、35. 6%和372 HV.     

热压烧结制备高Nb-TiAl合金烧结工艺研究

以Ti-45Al-8Nb-0.2B-0.2W-0.1Y元素粉末为原料,采用真空热压烧结工艺制备了高Nb-TiAl合金。结果表明,烧结温度对合金的显微组织影响显著,当烧结温度高于1 350℃时,可制备出致密度高、晶粒尺寸在20~30μm间的全片层组织高Nb-TiAl合金;提高烧结温度可促进Nb在基体相中的扩散,有助于加强Nb的固溶强化效果;合金的室温力学性能与显微组织密切相关,当烧结温度为1 350℃时,其显微硬度为744.5 HV 0.1/15,抗弯强度为674 MPa,显示出较好的室温力学性能。     

AlCrFeNi2Cu高熵合金组织及性能x

为了分析Cu元素添加对高熵合金显微组织与微观性能的影响,采用真空电弧熔炼炉制备AlCrFeNi₂Cu_{=1.2,1.4,1.6,1.8)高熵合金,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、硬度计和压缩试验机对高熵合金的显微组织和力学性能进行测试.结果表明,AlCrFeNi2Cu=1.2,1.4,1.6,1.8)高熵合金主要由简单FCC相(富Fe-Cr相)与BCC相(富Al-Ni相)组成.随着Cu含量的增加,FCC相数量增加,组织中枝晶变得致密,但当x增加到1.8时,晶粒又变得粗大起来.Cu元素主要富集于枝晶间,随着Cu含量的增加,Cu元素呈现聚集趋势并包裹着树枝晶,当x增至1.8时,上述偏聚包裹现象更为明显.高熵合金的压缩性能和硬度均随Cu元素的添加呈现先上升后下降的趋势.当x为1.6时,高熵合金综合性能最佳,其抗压强度、屈服强度、塑性应变量和维氏硬度分别为2 256 MPa、891 MPa、35.6%和372 HV.x(x}x(x     

激光熔覆制备TaC/FeCoCrNiTiMo熔覆层组织性能研究

采用激光熔覆技术在45#钢表面制备添加碳化钽(TaC)纳米颗粒的FeCoCrNiTiMo高熵合金熔覆层,利用X线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）及显微硬度计分析测试熔覆层相结构、组织形貌及截面硬度. 研究表明,在FeCoCrNiTiMo高熵合金熔覆层中添加TaC纳米颗粒后,其相结构以体心立方结构的FeCrNi固溶体和面心立方结构的NiCrCoMo固溶体为主,并含有极少量的金属间化合物,熔覆层维氏硬度（HV）达到1058.89 ,是基材硬度的两倍.     

合金元素Er对AZ63镁合金腐蚀行为的影响

研究了AZ63和AZ63-Er镁合金的微观组织、腐蚀行为.采用静态析氢腐蚀速率、失重腐蚀速率、塔菲尔曲线、交流阻抗、金相显微等实验技术,表征了AZ63和AZ63-Er镁合金材料的显微组织和腐蚀性能.结果表明:在AZ63镁合金中添加合金化元素Er,显微组织由胞状晶组织转变为树枝晶组织,β-Mg_(17)Al_(12)相主要沿晶界分布,但随着Er元素的增加,网状连续分布的β-Mg_(17)Al_(12)相,转变成颗粒状、细小的β-Mg_(17)Al_(12)相,均匀分布于α-Mg基体上,晶粒明显细化;静态析氢腐蚀速率和失重腐蚀速率降低,腐蚀电流密度减小,极化电阻增大,表明添加合金化元素Er的AZ63-Er镁合金腐蚀速率明显降低,耐腐蚀性显著提高.     

高强韧铸造铝合金组织与性能研究

采用正交试验研究了Cu,Mg,Mn,Zn四种元素对新型高强韧耐热Al-Si-Cu-Mg-Mn-Zn合金室温及250℃力学性能的影响规律,分析了Al-7.0Si-2.5Cu-0.5Mg-0.3Mn-0.8Zn合金铸态及热处理后试样的金相显微组织和250℃断口形貌.结果表明:Cu,Mg,Mn,Zn四种元素对Al-Si-Cu-Mg-Mn-Zn合金室温及250℃抗拉强度和延伸率的影响顺序为,Mg>Cu>Zn≥Mn,Mg和Cu是主要影响因素,Mn和Zn是次要影响因素.随着Mg含量的增加,合金室温及250℃抗拉强度升高而伸长率下降,随着Cu含量的增加,合金室温抗拉强度升高而伸长率下降,250℃抗拉强度升高而伸长率呈先升后降趋势,Zn含量的提高有利于提高合金250℃延伸率.为使合金具有良好的综合力学性能(室温及250℃),Al-Si-Cu-Mg-Mn-Zn合金的最佳质量分数为7.0%Si,2.5%Cu,0.3%Mg,0.3%Mn,0.8%Zn,且合金力学性能室温时bσ≥345 MPa,5δ≥6.0%,250℃时bσ≥220 MPa,5δ≥9.0%.     

含稀土钇铸态Mg-Al-Ca-Ti合金的组织和性能

在Mg-Al-Ca-Ti合金中添加稀土元素钇(Y)获得含稀土的铸造镁合金.通过X射线衍射物相分析、显微组织观察和显微硬度的测试,探寻稀土元素Y对铸态镁合金相结构、组织和力学性能的影响.结果表明,加入一定量的稀土元素Y改变了铸造Mg-Al-Ca-Ti合金的组织形态与相结构,微量稀土元素Y影响Al-Mg-Ca-Ti合金中第二相的数量、形态和分布,显著提高合金的显微硬度,有望改进铸造镁合金的室温和高温力学性能.     

Zr含量对Mg-5Gd-3Y-xZr合金晶粒尺寸及固溶行为的影响

为明确Zr含量对Mg-5Gd-3Y-xZr合金晶粒尺寸的影响规律,并优化不同Zr含量镁合金固溶处理参数.通过光学显微观察、常温压缩试验,研究了Mg-5Gd-3Y-xZr(x=0%,0.3%,0.6%)合金铸态光学显微组织和力学性能,以及固溶态光学显微组织,统计了合金晶粒尺寸,测定了屈服强度,拟合了霍尔-佩奇公式.实验结果表明:随着Zr含量提高,Mg-5Gd-3YxZr合金晶粒尺寸明显降低,屈服强度与抗压强度提高,且屈服强度与晶粒尺寸关系符合霍尔-佩奇公式,其中佩奇斜率K约为410.Mg-5Gd-3Y,Mg-5Gd-3Y-0.3Zr和Mg-5Gd-3Y-0.6Zr合金最佳固溶处理参数分别为520℃×4h,480℃×6h和450℃×12h.     

含稀土Er的Al-Zn-Mg合金的组织与性能

为了探讨稀土Er对热处理可强化(沉淀强化)的铝合金系作用,采用铸锭冶金法制备了6种含Er量不同的Al-Zn-Mg合金进行了深入分析.通过硬度测试、拉伸力学性能测试、金相观察、X射线衍射和扫描电镜观察,研究了稀土元素Er对Al-Zn-Mg合金显微组织和力学性能的影响.实验结果表明,稀土元素Er可以显著地细化Al-Zn-Mg合金的铸态晶粒,减小其枝晶网胞,当Er的添加量达到w(Er)=0.7％时,枝晶网胞几乎完全消失,晶粒变得非常细小且分布均匀;对于合金的冷轧态组织以及时效态晶粒也有同样的细化效果;添加Er后,Al-Zn-Mg合金在冷轧态及时效态下的屈服强度(σ0.2)及抗拉强度(σh)都得到了显著的提高,但塑性有所降低;稀土元素Er添加到Al-Zn-Mg合金中,主要与Al相互作用形成了Al3Er相.合金显微组织的细化及合金的强化都与该相的形成和析出有关.     

P对一种新型Ni-Fe基铸造高温合金组织和性能的影响

研究了P元素添加对一种700℃先进超超临界电站汽轮机气缸和阀体用新型Ni-Fe基铸造高温合金组织特征和力学性能的影响。结果表明:P元素的添加使合金枝晶组织粗化且合金元素偏析程度增大。经标准热处理后,合金的主要析出相为γ'相、M C型碳化物、M_(23)C_6型碳化物和Ti(C,N)型碳氮化物。P元素添加对析出相类型无明显影响,却增加晶界M_(23)C_6型碳化物的形核率并减小其尺寸。合金的拉伸强度随P元素的加入无明显变化,然而,700℃/400MPa条件下的持久寿命和塑性明显降低。合金力学性能的变化被归因于枝晶粗化和偏析程度增加引起的晶界和枝晶间强度降低。     

Al-Mg系合金相图计算

前人文献报道的Al-Mg系相图计算把β相(Al_3Mg_2)和γ相(Al_(12)Mg_(17))作为线化合物处理,并忽略了ε相(Al_(30)Mg_(23))。本文考虑了ε相(作为线化合物),并认为其余各相都有一定宽度的成分范围。过剩自由能采用参量与温度有关的亚正规溶液模型。G~E=(A+Bx)x(1-x)其中x是Mg的摩尔分数,A和B是温度的函数。利用本文提出的参量计算了Al-Mg系合金相图,与实验相图符合较好。     

低温时效对AZ81-4%Gd镁合金组织和性能的影响

为了研究低温时效对AZ81-4%Gd镁合金组织和性能的影响,对经过固溶处理后的该合金在150 ℃下进行不同时间的时效处理,采用x-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)以及硬度测试等技术,分析了经过不同时间时效后合金的显微组织和力学性能,并用金属学理论分析了合金组织和性能变化的原因.结果表明,合金在低温时效时,β-Mg₁₇Al₁₂相以连续和非连续两种方式析出,两种β-Mg₁₇Al₁₂相形貌不同.分析认为,β相的析出方式及形貌与其形核长大机理有关.在实验范围内,合金硬度随着时效时间的延长而逐渐增大.     

FeTiNbMoW高熵合金的组织和性能

为了研究一种能够吸收γ射线的含W合金的性能,按照等摩尔比设计了一种FeTiNbMoW五组元高熵合金.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、显微硬度计、密度仪和万能力学试验机对合金的晶体结构、微观组织、成分、硬度、密度和压缩性能进行了分析.结果表明,FeTiNbMoW高熵合金组织由简单BCC固溶体基体和分布其上的少量金属间化合物组成.BCC结构的实际晶格常数为0.315 5 nm,组织形貌为典型枝晶组织.枝晶硬度和枝晶间硬度分别为830.05和793.04 HV.合金的实测密度为10.7 g/cm3,略高于其理论值10.21 g/cm3.室温下合金的抗压强度和对应塑性应变分别为604 MPa和3.19%.合金呈粉末性断裂,其断裂机制为解理断裂.     

TiN对AlCoCrFeNi合金组织和力学性能的影响

为了研究TiN含量对AlCoCrFeNi高熵合金微观组织和力学性能的影响,采用真空电弧熔炼方法制备了AlCoCrFeNi(TiN)_X高熵合金,利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、磨损试验机和压缩试验机对合金的微观组织和力学性能进行测试和分析.结果表明:AlCoCrFeNi(TiN)_X高熵合金以体心立方(BCC)结构为主,TiN使其发生严重的晶格畸变,致使BCC结构主峰向左偏移;晶界处析出纳米颗粒,致使其塑性降低,合金强度先升高后降低;随着TiN的添加,弥散强化增强,合金的磨损机理从粘着磨损转变为磨料磨损,合金硬度增加,耐磨性能增强;当TiN摩尔值为1.0时,合金具有最小摩擦系数0.28,最大硬度625 HV.     

CoCrFeNiCu_2Sn_x高熵合金的微观组织与性能

利用铜模浇铸的方法制备了CoCrFeNiCu2Snx(摩尔比:x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)高熵合金,研究了Sn的含量对合金组织结构和性能的影响。利用XRD、SEM和EDS分析了高熵合金的相结构、微观组织和成分分布,测试了高熵合金的显微硬度和压缩性能。结果表明,当x=0.2,0.4和0.6时,CoCrFeNiCu2Snx合金的组织形貌没有发生明显的改变,但在合金中形成了一种Sn含量较高、新的FCC3结构相,合金由FCC1、FCC2和FCC3三种面心立方的相构成;当x=0.8和1.0时,合金的形貌依然为枝晶状,但FCC2结构相几乎完全转变为富Sn的FCC3结构相,合金中只有FCC1和FCC3两种结构相。合金的屈服强度和显微硬度随着Sn元素含量的增加而提高,当x=1.0时,合金的屈服强度和显微硬度均达到最高值,分别为1102MPa和391HV。     

凝固速率对AlCoNiCrFe合金组织结构及性能的影响

采用X—Ray衍射仪、金相显微镜、室温压缩测试、显微硬度测试手段,研究了AlCoNiCrFe高熵合金在三种不同凝固速率状态下形成合金的显微组织和力学性能影响。结果表明：AlCoNiCrFe高熵合金经不同凝固速率后因高熵效应及元素扩散困难而形成简单的BCC晶体结构,合金的晶格常数随凝固速率的升高而增大。凝固速率越高合金的组织变得越细小,喷铸后合金生成梅花状树枝晶。合金的压缩强度、硬度随凝固速率升高而增大,喷铸成直径为2mm的合金其综合力学性能最好,其硬度比母合金锭提高13．6％,其塑性达到最大38．1％。