粉末冶金FeCoNiCu0.4Al0.4高熵合金的热处理组织与性能

采用机械合金化(MA)与放电等离子烧结(SPS)相结合的方法制备出FeCoNiCu0.4Al0.4高熵合金,研究不同热处理温度对合金显微组织与力学性能的影响规律。结果表明:机械合金化后,FeCoNiCu0.4Al0.4高熵合金形成了单相的FCC固溶体,经1100℃SPS烧结后的块体组织仍为单相FCC结构,其压缩屈服强度、塑性应变和显微硬度分别为1165.1 MPa、45.2%和356.9 HV。经过热处理后,合金组织中生成了新的BCC相,且BCC相的含量随热处理温度的升高先增多后减少,500、600和700℃热处理后BCC相的含量分别为7%、30%和21%(体积分数)。退火态FeCoNiCu0.4Al0.4高熵合金的屈服强度随热处理温度的升高先升高后降低。当BCC相含量增多时,材料的屈服强度和硬度相应地提高,而塑性却显著降低。     

Al_2CoCrCu_(1/2)FeMoNiTi高熵合金粉末制备及其性能研究

使用高能球磨机械合金化方法,制取Al_2CoCrCu1/2FeMoNiTi高熵合金粉末,用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计等对合金粉末进行了分析。结果表明,随着机械合金化时间的延长,金属元素高角度衍射峰先消失,接着低角度衍射峰矮化直至消失,最后出现新相的衍射峰。元素的合金化过程与熔点有关,熔点高的铬、镍合金化过程最慢。球磨1h,粉末结块较严重。球磨时间超过24h后,粉末颗粒比较均匀,约5μm。合金熔点在1 350~1 400℃范围,最大硬度值为80HV0.025。     

Microstructure and Properties of Al0.4FeCrNiCo1.5Ti0.3 High Entropy Alloy Prepared by MA-HP Technique

采用机械合金化-真空热压烧结(MA-HP)法制备了Al0.4FeCrNi Co1.5Ti0.3高熵合金。利用XRD、SEM和力学压缩试验机分析Al0.4FeCrNiCo1.5Ti0.3合金的微观组织、相转变以及力学性能。结果表明:经高能球磨10 h,合金中形成了简单固溶体fcc和bcc相,而经过热压烧结的Al0.4Fe Cr Ni Co1.5Ti0.3合金以单一fcc相及2种bcc相(bcc1、bcc2)组成。热压烧结Al0.4Fe Cr Ni Co1.5Ti0.3合金致密度达99.48%,其微观硬度(HV),屈服强度、断裂强度、压缩率分别达到725 MPa,2.13 GPa,2.54 GPa,20.1%,合金优异的力学性能主要是因为合金的固溶强化;断裂模式为解理断裂及塑性断裂的混合机制。     

机械合金化联合真空热压烧结工艺制备CoCrFeNi高熵合金的力学性能和耐腐蚀性能

采用机械合金化和真空热压烧结工艺制备了CoCrFeNi高熵合金。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、电感耦合等离子体发射光谱和光学显微镜对产物的相结构和微观结构进行了表征,并采用万能试验机、维氏硬度计和电化学工作站对其力学性能和耐腐蚀性能进行了研究。结果表明：与电化学还原联合热压烧结工艺以及电弧熔炼法制备的CoCrFeNi高熵合金性能相比,机械合金化联合真空热压烧结工艺制备的CoCrFeNi高熵合金具有良好的抗拉伸强度和断裂伸长率,其合金硬度是电弧熔炼法制备合金的2倍,在0.5 mol/L H₂SO₄、1 mol/L KOH和3.5%（质量分数）NaCl水溶液中,该合金具有与304不锈钢及电化学还原联合热压烧结工艺或电弧熔炼法制备的合金相当的耐腐蚀性能。     

机械合金化制备高熵合金研究进展

高熵合金作为一种新型合金逐渐被人们所关注,机械合金化是一种制备先进材料的固态加工工艺,利用机械合金化制备高熵合金也为高熵合金的发展及应用开拓了广阔的领域。本文介绍了高熵合金的简单概念,并从机械合金化中的元素选择、高熵合金粉末的后处理工艺及机械合金化制备高熵合金的研究方向三个方面综述了其研究进展。     

热处理对冷轧变形Al_(0.3)CoCrFeNi高熵合金组织与力学性能的影响北大核心CSCD

利用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射、硬度测试和拉伸实验等手段,研究了退火温度对冷轧变形量为95%的Al_(0.3)CoCrFeNi高熵合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:合金经过95%冷轧变形后仍保持FCC单相;冷轧变形后的合金的硬度明显提高,塑性大幅下降,强度提高了4~5倍;经过600℃以上温度退火后,合金发生再结晶;随着退火温度的升高,晶粒尺寸逐渐增大,合金强度下降,塑性提高,断口形貌由解理特征向韧窝特征转变;同时在600~800℃退火时合金中有少量第二相(BCC相)析出,温度越高,第二相析出越明显。     

Cr对CoFeNiAl0.6Ti0.4的合金化行为与组织的影响

采用"机械合金化+SPS烧结"制备了CoFeNiAl0.6Ti0.4和CrCoFeNiAl0.6Ti0.4块体高熵合金,研究元素Cr对CoFeNiAl0.6Ti0.4高熵合金的合金化行为和组织的影响。结果表明:Cr元素并不影响CoFeNiAl0.6Ti0.4高熵合金的合金化顺序,而影响完全合金化后的晶体结构,使CoFeNiAl0.6Ti0.4高熵合金原本单一的fcc结构转变为fcc+bcc结构。SPS烧结后,CoFeNiAl0.6Ti0.4高熵合金主要为fcc+bcc主相+微量bcc白相,而Cr元素的添加促使合金转变成fcc主相+微量bcc白相。同时,合金元素Cr的加入,使CoFeNiAl0.6Ti0.4高熵合金中的微量白相,由原本富Al和Fe元素转变为富Al和Ti元素;且Cr元素不影响CoFeNiAl0.6Ti0.4高熵合金中fcc结构的纳米孪晶组织的形成。     

基于Cu表面原位制备高熵合金涂层的研究

利用机械合金化法在纯Cu表面原位制备NiCoFeCuCr高熵合金涂层,采用XRD、SEM和EDS对涂层的物相、显微组织及成分进行分析,研究球磨时间对涂层组织结构的影响,并分析了涂层的形成机理。结果表明:适当延长球磨时间有利于提高涂层的厚度和致密度,当球磨时间达到5h时,涂层最为致密,厚度约为40μm,且此时涂层与基体之间发生扩散而形成冶金结合。涂层的形成主要经历了合金粉末的镶嵌、冷焊、扩散和涂层的加工硬化4个阶段。     

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。     

机械合金化制备Cu-0.5Wt%Nb合金组织与性能的研究

采用机械合金化法制备了Cu-0.5wt％Nb纳米弥散强化铜合金。通过金相、透射电镜观察了该合金粉末态、冷轧态及不同温度退火后合金的组织结构变化。通过测量该合金不同状态的硬度及相对电导率,实验结果表明,其冷轧态硬度较高(可达160kg/mm2),随退火温度升高硬度呈缓慢下降趋势;900℃退火后,硬度仍可达91kg/mm2,表明此合金抗高温软化性能较好.此外该合金相对电导率最高可达89% IACS,这进一步说明利用机械合金化法制备的Cu-0.5wt%Nb合金具有优越的综合性能.     

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)。     

MoNbZr高熵合金微观组织的研究

以三元MoNbZr高熵合金为研究对象,采用电弧熔炼法制备MoNbZr高熵合金,并采用Metalloscope、XRD、SEM和EDS等方法对合金微观组织的特征进行表征.结果表明,合金主要由发达的含高熔点组元Mo、Nb、Zr的枝晶组织组成,枝晶的特征长度约100 μm,且大小均匀,有二次三次枝晶生成;合金的凝固组织具有一定的取向性;2 μm左右的ZrO2粒子第二相弥散分布于合金中;铸态合金硬度达到739 HV,热处理后硬度达到796 HV.     

激光烧结制备CrFeNiAlSiCux多孔高熵合金组织与性能

在Cr、Fe、Ni、Al、Si纯粉末中添加非等摩尔比的Cu元素混合后压制成坯,采用激光自蔓延烧结制备CrFeNiAlSiCux（x=0-1.2）高熵合金。通过OM、XRD、SEM和EDS、维氏显微硬度计、磨粒磨损机及电化学工作站进行表征,分析物相结构、显微组织、密度和孔隙率、硬度、耐磨及耐蚀性能。结果表明：合金中BCC和FCC两相共存,随着Cu元素添加,FCC相增多,但BCC相仍多于FCC相,合金是典型树枝晶组织并伴有许多菊花状的组织,菊花状组织主要含有Cr、Fe、Si、Ni元素,枝晶间组织主要含有Cu元素。CrFeNiAlSiCu0.4综合性能最佳,显微硬度最大,为908.68 HV,单位面积磨损量最小,为48 mg·cm-2,腐蚀电流最小,为0.4100 μA/cm-2,腐蚀电位最大,为-149.264 mV。     

激光熔覆FeCoNiCrAl高熵合金的组织与性能

采用额定功率为3 kW的Nd:YAG固体激光器在45钢表面激光熔覆制备了FeCoNiCrAl高熵合金,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜、显微硬度计和电化学工作站等研究了试样的组织、成分、硬度和耐腐蚀性能。结果表明:由于激光能量空间的非均匀分布及熔池与基体之间换热等的非均匀性,激光熔覆高熵合金与基体的交界面为波浪形;由于过冷度的差异,在熔覆区域靠近中心的组织为等轴晶,熔覆层与基体交界的组织为柱状枝晶;由于激光熔覆过程的快速加热和冷却综合影响,完全相变区组织为马氏体与残留奥氏体;由于激光熔覆晶粒细化和Al元素引起的晶格畸变等综合影响,熔覆区域硬度是基体的2～3倍。     

CrFeCoNiB0.05Tix高熵合金的显微组织和力学性能

采用机械合金化和放电等离子烧结工艺制备了CrFeCoNiB_0.05Ti_x(x=0.2、0.4、0.6、0.8、1.0)高熵合金材料,通过X射线衍射分析、扫描电镜观察和能谱分析以及维氏硬度测试和压缩强度测试等,研究了Ti含量对高熵合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,CrFeCoNiB_0.05Ti_x(x=0.2、0.4、0.6、0.8、1.0)高熵合金由FCC、BCC和α相组成。当x=1.0时,合金由BCC结构转向HCP结构并析出新相Laves相,其具有最高硬度416.54 HV0.2。当x=0.8时,合金达到最大抗压强度586.3 MPa。     

粉末冶金制备AlNiCrFeCuMo_x高熵合金及其性能(英文)

采用粉末冶金法制备AlNiCrFeCuMox(x=0～0.2)合金,研究Mo含量对合金微观组织以及力学性能的影响。随着Mo含量的增加,AlNiCrFeCuMox合金的微观组织均为典型的花瓣状枝晶,且由于高熵效应,使得体系的相组成十分简单,均为bcc和fcc;bcc最高峰的强度会逐渐降低,相应地fcc的强度有所增加,所以Mo元素促进了fcc结构的生成。同时,当x=0.1时,合金拥有较好的力学性能,硬度达到5160MPa,断裂强度为1161MPa,最大变形率为24.4%。AlNiCrFeCuMox合金的力学性能变化是元素性质与晶体结构综合作用的结果。     

激光烧结制备CrFeNiAlSiTix高熵合金组织与性能

为了验证利用铬铁矿粉直接制备高熵合金的可行性,选取和天然铬铁矿粉成分接近的Cr、Fe、Ni、Al、Si作为基础元素,向其掺杂非等摩尔比的Ti元素混合后压制成坯,采用激光自蔓延烧结制备CrFeNiAlSiTix（x=0-1.2）高熵合金。通过共聚焦显微镜、XRD、SEM和EDS、维氏显微硬度计、电化学工作站等进行表征,分析物相结构、显微组织、密度和孔隙率、硬度、耐磨、耐蚀及高温氧化性能。结果表明：随着Ti含量的增加,合金中BCC相增多,且通过本征参数计算进行验证与实验结果吻合。树枝晶组织减少,花瓣状组织增加,枝晶中主要存在与Ti结合力强的元素。当x=1.0时,合金显微硬度最大为935.62 HV,密度最大为5.01 g/cm3,孔隙率最小为24.01 %,单位面积磨损量最小为34 mg·cm-2,氧化速率最大为5.92×10-6 mg2·cm-4·s-1,腐蚀电流为0.98 μA/cm2,年腐蚀深度为1.01×10-2 mm/a。     

Ti对单相FCC的CoCrNi体系中/高熵合金组织与性能的影响

在CoCrNi三元、CoCrFeNi四元和Al_0.3CoCrFeNi五元合金中分别添加0.1～0.5(摩尔比)Ti,通过真空电弧炉制备出高硬度和高压缩强度的中/高熵CoCrNiTi_x、CoCrFeNiTi_x和Al_0.3CoCrFeNiTi_x合金棒材。Ti添加量为0.1的合金棒材(以下简称Ti_0.1合金,其余合金作相同处理)均保持单相FCC结构;Ti_0.3合金均出现少量的新相(η或R);CoCrNiTi_0.5合金由FCC+BCC+η+σ相组成,Al_0.3CoCrFeNiTi_0.5合金由FCC+BCC+R+B₂相组成,且二者微观组织均呈“花朵”状;而CoCrFeNiTi_0.5合金则由FCC+Laves+R+σ相组成,为树枝晶状结构。随着Ti含量的增加,三种体系合金的硬度均逐渐提高,且提高幅度按CoCrNiTi_x     

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。     

AlCoCrNiSiTi_x高熵合金微观组织结构与力学性能

通过XRD、SEM、EDS分析及显微硬度测试,研究了不同Ti含量的AlCoCrNiSiTix高熵合金微观组织结构与力学性能。结果表明:AlCoCrNiSiTix高熵合金主要以bcc1+bcc2两相共存,其中bcc1为AlNi固溶体,bcc2为CrSi固溶体。随着Ti元素的添加,合金中出现了少量Ni3Ti金属间化合物;合金铸态组织形态呈树枝晶状,微观组织中Al、Ni、Ti主要存在于枝晶内,Cr、Si主要偏析于枝晶间;同时合金硬度显著提高。