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。     

Al_(0.8)CrFe_2Ni_x高熵合金的组织与力学性能

采用真空电弧熔炼法制备了Al_(0.8)CrFe_2Ni_x高熵合金(x为Ni与Cr的摩尔比),采用金相观察、X射线衍射、显微硬度检测和压缩试验等手段研究了Ni含量对其组织及力学性能的影响。结果表明,当x=0.50时,合金为B_2+BCC晶体结构,组织为树枝晶+胞状晶;当x=1.25时,合金晶体结构转变为单一的BCC结构,而组织变为单一的树枝晶;当x=2.00时,合金转变为FCC+BCC的混合结构,其组织转变为细小密集的片层状共晶组织;随着Ni含量继续增加,当x=2.75时,合金保持着FCC+BCC结构,而FCC相比例明显增加,并形成了完整连贯的树枝晶组织;Al_(0.8)CrFe_2Ni_x高熵合金的硬度随x的增加而降低,同时屈服强度减小、韧性增加。     

热处理温度对AlxCoCrFeNi系高熵合金组织和硬度的影响

采用光学显微镜、X射线衍射仪及硬度计分析了Al_xCoCrFeNi系(x=0. 25、0. 55、0. 75及1. 25)高熵合金在不同温度(800、1 000及1 200℃)退火后的组织及硬度演变规律。结果表明:随着Al元素含量的增加,Al_xCoCrFeNi高熵合金的显微组织由FCC单相逐渐转变为FCC+BCC双相和BCC单相,其硬度也逐渐升高; Al_(0. 25)CoCrFeNi合金的组织热稳定性较好; 800和1 000℃退火对Al_(0. 55)CoCrFeNi和Al_(0. 75)CoCrFeNi合金的组织影响较小,硬度也未发生明显变化; 1 200℃退火后,合金组织粗化,硬度下降;退火温度对BCC结构的Al_(1. 25)CoCrFeNi高熵合金的组织和性能有重要影响,800℃退火时有σ相生成; 1 000℃退火,σ相含量减少,1 200℃退火,σ相再次形成,因此对应的合金硬度先升高后降低再升高。     

CoCrFeNiTiAlx高熵合金的组织演变及其力学性能研究

采用真空电弧炉熔炼法制备了CoCrFeNiTiAl_x高熵合金(x=0、0.25、0.5、0.75、1、1.5、2,x为摩尔比)。研究了Al含量对于CoCrFeNiTiAl_x高熵合金相结构和力学性能的影响。结果表明:CoCrFeNiTi合金为FCC晶体结构。随着Al含量的增加,晶体结构开始向BCC晶体结构转变。CoCrFeNiTiAl_x合金的显微组织为树枝晶组织,枝晶区富含Co、Ni、Ti和Al元素,枝晶间富含Cr和Fe元素。CoCrFeNiTiAl_x展现出优异的室温力学性能,当x=0.5时性能最佳,枝晶区显微硬度为829HV、枝晶间显微硬度为952HV、抗压强度为2.023GPa、弹性模量为21.29GPa。     

Al_xCoCuFeNi高熵合金的组织结构与力学性能

设计并制备了AlxCoCuFeNi系列高熵合金,系统研究了合金的组织结构及力学性能。结果表明,当x0.85时,合金为单一的FCC晶体结构;随Al含量的增加,合金的晶体结构转变为以BCC为主及少量FCC的混合结构;当x2.35时,合金形成了单一的BCC结构。Cu促进合金形成FCC结构,而Cr则利于形成BCC结构,然而,当合金体系中同时含有等摩尔比的Cu、Cr两组元时,Cu对合金结构的影响远大于Cr,从而使合金易于形成FCC结构。AlxCoCuFeNi高熵合金的组织形貌随Al含量的增加,由树枝晶形貌向等轴晶转变,合金的硬度也显著增加。     

激光熔覆AlxCoCrCuFeNi高熵合金涂层组织与耐磨性

利用激光熔覆技术在45钢基体表面制备AlxCoCrCuFeNi(x=0.5,0.75,1.0,1.25,1.5)高熵合金涂层,研究了 Al元素含量对涂层组织结构、相组成、硬度及耐磨性的影响规律,重点分析了非平衡凝固快冷条件对高熵合金涂层形核的影响机制.AlxCoCrCuFeNi涂层具有BCC和FCC结构,随Al元素含量的增加FCC逐渐向BCC转变,高熔点Fe,Cr元素偏聚于BCC相中,Cu元素以富Cu相形式存在.涂层硬度随Al含量的增加而增大,合金体系为Al1.5CoCrCuFeNi时硬度达到最大为807.3HV0.2,耐磨性与硬度呈正相关性.激光熔覆非平衡快冷条件抑制了金属间化合物等有序相的形核、生长,有利于高熵合金固溶体相的形成.     

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。     

等离子熔覆AlCoCrCuFeNiMnV_(0.2)C_x高熵合金的组织结构

利用等离子熔覆技术在Q235钢板上制备Al Co Cr Cu Fe Ni Mn V0.2Cx(x=0,0.02,0.05,0.1,0.2,摩尔比)高熵合金熔覆层,采用XRF、OM、SEM、XRD、显微硬度计等分析了熔覆层的合金成分、微观组织、物相结构以及显微硬度。结果表明,熔覆层基体组织均为典型的树枝晶结构,由FCC+BCC固溶体组成,枝晶为BCC相,枝晶间为FCC相。当x为0.05~0.2时,熔覆层组织中有大量VC相在枝晶内析出,其形态多呈十字状和多边形颗粒状。由于碳的固溶强化作用和VC的析出相强化作用,随着碳含量的增加,熔覆层显微硬度呈增大的趋势,当x=0.2时,显微硬度达到572.4 HV。     

AlxCoCrCuFeNi多主元高熵合金的微观结构和力学性能

研究了不同Al含量的AlxCoCrCuFeNi多主元高熵合金的微观组织和力学性能.结果表明:微观组织为简单的枝晶和枝晶间组织.当Al含量较低时,合金的晶格结构为单一的FCC相.随着Al含量的增加,原本单一的FCC相逐步转化为FCC相和有序BCC相共同组成的组织.高熵效应以及元素扩散的困难使合金形成了简单的固溶体结构,同时伴随有纳米第二相的析出.与此同时,随着Al含量的增加,合金的硬度HV有了显著的提高,从1530 MPa 提高到7350 MPa,相应地,合金由塑性材料变为中低温脆性材料.     

铬含量对FeNiMnCuCr_x系高熵合金微观结构和电化学性能的影响

采用了X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)和电化学等方法,研究了铬含量对FeNiMnCuCr_x系高熵合金微观结构、显微组织和电化学性能的影响。结果表明:FeNiMnCuCr_x系高熵合金均为简单面心立方(FCC)固溶体结构,并且随着铬的添加,合金相结构由一套FCC相向两套FCC相转变,显微组织由柱状树枝晶向等轴树枝晶转变,并且合金的显微组织发生了一定程度的细化;随着铬的添加,FeNiMnCuCr_x系高熵合金的自腐蚀电流密度呈现先增加后降低的趋势;在x=1时,FeNiMnCuCr_x系高熵合金的自腐蚀电流密度最低,为7.8167×10~(-7) A/cm~2。     

CrFeMnVCu系高熵合金的微观组织和性能

本文在CrMnFeV四元合金的基础上添加奥氏体形成元素Cu元素,同时降低Mn元素含量,并采用电弧熔炼+铜模吸铸工艺制备了CrMnFeVCu系高熵合金,并系统研究了合金的成分设计和元素配比对高熵合金组织和性能的影响机理。结果表明,CrMnFeV四元合金由BCC固溶体和极少量B2颗粒组成,CrMnxFeVCu0.2x （x= 0.3、0.5、0.7、1）合金由BCC结构的树枝晶相和FCC结构的枝晶间相组成,且随着Cu含量的增加,FCC枝晶间相的体积分数和尺寸逐渐增大,相形态从颗粒状逐渐转变为长条状和块状。压缩试验表明,CrMn0.3FeVCu0.06合金的屈服强度最高（1273 MPa）,且塑性优异（εf = 50.7%）,随着Cu含量的增加,合金的力学性能逐渐降低,这主要归因于CrMnxFeVCu0.2x合金中主要的强化机制是位错强化和第二相强化,而FCC相尺寸的增大会降低第二相强化的效果。     

FeCoCrNiAlx高熵合金的电爆合金化

电爆喷涂是一种表面改性的新方法,它是利用高电压对喷涂材料脉冲放电,瞬时大电流将其加热并发生爆炸,产生高温粒子伴随冲击波喷射到基体表面形成涂层。本文提出了电爆法制备高熵合金涂层的新工艺,利用XRD、SEM、EDS以及电流电压波形对该方法制备高熵合金涂层的可行性进行了研究。结果表明,FeCoCrNiAlx (x=0, 0.5, 1.0)合金系涂层都形成了简单的FCC、BCC及FCC+BCC结构固溶体,并且随着Al含量的增加,该涂层的相结构由FCC相逐渐向BCC相转变。涂层表面平整、致密,没有明显的裂纹,且元素均匀分布在涂层表面,并没有发现明显的元素偏聚现象。初始充电电压11kV下的能量沉积为285.770 J,平均沉积效率达到48.8%。随Al含量的增加,涂层显微硬度逐渐增大,当x=1.0时平均显微硬度达到最大值531.8HV,大约是基体显微硬度的2倍。可以看出,电爆法实现了高熵合金涂层的成功制备。     

铸态Fe_x(CoCrNiV)_(100-x)合金的组织与性能

利用真空电弧炉熔炼并制备了Fe_x(CoCrNiV)_(100-x)高熵合金。采用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪和万能拉伸试验机等手段测试和分析了不同Fe含量下Fe_x(CoCrNiV)_(100-x)高熵合金的组织与力学性能。结果表明,Fe_x(CoCrNiV)_(100-x)高熵合金的金相组织为典型的树枝晶或片层组织;随Fe含量的增加,合金的相结构由FCC+金属间化合物(σ相)先转变为FCC+BCC+σ相,再转变为FCC+BCC相,最后转变为BCC单相;x=50合金的强韧性综合性能最好,抗拉强度达到857.3 MPa,总伸长率达到39.4%。     

Al_xFeCoNiB_(0.1)高熵合金的微观组织和力学性能

采用真空电弧炉熔炼制备了Al_xFeCoNiB_(0.1)(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B_2(AlNi)/bcc相。当x=0.4,0.5时,合金的组织由枝晶fcc相和枝晶间组织B_2相及(Fe,Co)_2B组成;x=0.8时,枝晶由B_2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,抗压强度先上升后下降,Al含量为0.8时达到峰值,为2243 MPa,适量的Al能提高高熵合金综合力学性能。     

多组元Al_xFeCrVTi_(0.25)高熵合金微观组织与力学性能研究

采用非自耗真空电弧熔炼炉制备不同Al含量的Al_xFeCrVTi_(0.25)(x=0,0.25,0.5,0.75)高熵合金。采用X射线衍射仪和扫描电镜,研究了该合金的相组成和显微组织,利用MTS万能实验机及维氏硬度计测试合金的压缩性能和硬度。结果表明:FeCrVTi_(0.25)为单一体心立方(BCC)结构,组织为树枝晶结构,枝晶富含Cr和V,枝晶间富含Fe和Ti。添加Al元素后,合金由BCC相和富Ti相组成。该合金组织形貌由树枝晶转变为等轴晶,并在晶粒内部形成大量颗粒状和竹节状富Ti相。此外,Al_xFeCrVTi_(0.25)展现优越的力学性能,Al含量逐渐增多,合金的硬度先降后增,屈服强度先增后降。其中,x=0具有最高的硬度,x=0.25具有最好的屈服强度和应变率。     

FeCrMnAlCux高熵合金在0.5 M H2SO4溶液中耐腐蚀性能的研究

本文采用真空电弧熔炼技术制备出FeCrMnAlCux(x=0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0)高熵合金,通过XRD、SEM、EDS对合金的相结构及腐蚀前后的微观组织进行表征,利用动电位极化曲线、EIS、XPS以及浸泡实验对合金在0.5M H2SO4溶液中的腐蚀性能进行分析。研究结果表明：Cu元素的加入促进了合金中FCC相的形成,使合金由单一BCC结构转变为BCC+FCC双相混合结构。五种成分的高熵合金具有典型的枝晶形貌,随着Cu含量的增加,晶粒逐渐细化,组织逐渐均匀。FeCrMnAlCu1.5高熵合金的腐蚀电位最高(-0.363 V),腐蚀电流密度最小(2.148×10-5 A/cm2),合金的耐蚀性随着Cu含量的增加先提高后下降,当x=2.0时,腐蚀电位减小到-0.394 V,电流密度增大到2.865×10-4 A/cm2,其耐蚀性能仍优于未添加Cu元素的合金。腐蚀后合金截面处形成了复合氧化物保护膜,有效降低了合金在0.5 M H2SO4溶液中的腐蚀速率。     

Cu_xCr_2Fe_2Ni_3Mn_2Nb_(0.4)Mo_(0.2)高熵合金的组织和耐蚀性能

通过真空电弧熔炼制备了Cu_xCr_2Fe_2Ni_3Mn_2Nb_(0.4)Mo_(0.2)(x=0、0.1、0.2)高熵合金,采用XRD、SEM、腐蚀试验和动电位极化测试等分析手段研究了Cu含量对合金微观组织及耐腐蚀性能的影响。结果表明,Cu_xCr_2Fe_2Ni_3Mn_2Nb_(0.4)Mo_(0.2)高熵合金的微观组织主要由FCC结构和BCC结构相组成。随着合金中Cu含量的增加,合金微观组织由FCC和BCC混合组织转变为单一的FCC组织,组织形貌由树枝晶逐渐向等轴晶转变,且在晶界形成大量的富Nb、Mo初生相。随着Cu含量的增加,在10%的HNO_3溶液中合金的腐蚀速率先减小后增大,其中Cu_(0.1)Cr_2Fe_2Ni_3Mn_2Nb_(0.4)Mo_(0.2)合金具有最好的耐腐蚀性能。原因在于该合金的自钝化区间最宽,更容易在HNO_3溶液中形成致密度较高的钝化膜,从而有效减缓溶液对合金的侵蚀作用,降低合金的腐蚀速率。     

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)。     

FeAlCuCrNiNbx系高熵合金堆焊层的组织及性能分析

为了研究Nb元素含量对FeAlCuCrNiNb_x(x = 0.4,0.6,0.8,1.0,x为摩尔比)高熵合金的组织结构及性能的影响,采用熔化极气体保护焊技术在碳钢板表面制备出FeAlCuCrNiNb_x高熵合金堆焊层,而后对堆焊层进行显微组织、物相组成、显微硬度、耐磨性和耐蚀性分析. 结果表明,FeCuCrAlNiNb_x高熵合金堆焊层呈现以Fe-Cr相为基的BCC固溶体和少量MC共晶碳化物. 组织为典型的枝晶结构,由灰色的枝晶(DR)及白色的枝晶间(ID)结构组成. 对于耐磨性,加入适量的Nb元素可以显著提高堆焊层的显微硬度和耐磨性,当Nb摩尔比为0.8时,显微硬度最高,耐磨性最好,最大硬度值达到602 HV,磨损量最小为0.30 g. 对于耐蚀性,加入一定量的Nb元素后极化曲线中自腐蚀电流密度减小,腐蚀速率减慢,耐蚀性增强,均优于304不锈钢,当Nb摩尔比为1.0时,堆焊层合金耐蚀性最好.     

激光沉积AlxTiCrMnCu高熵合金组织性能的研究

采用激光沉积方法制备了Al_xTiCrMnCu (x=0, 0.25,0.5,0.75,1.0)高熵合金。通过XRD、SEM及腐蚀电化学测试技术等研究了Al_xTiCrMnCu高熵合金的微观结构及性能。研究发现,随Al含量的增加,Al_xTiCrMnCu高熵合金由简单的fcc和hcp1混合固溶体结构逐渐转变为全部hcp2固溶体结构;合金的显微硬度随Al含量的增加而增大;Al_xTiCrMnCu高熵合金在3.5%NaCl水溶液中的耐蚀性先提高后降低,当x=0.25时,其耐蚀性最佳。