高熵合金基复合材料及制备方法研究进展

高熵合金基复合材料可以充分发挥高熵合金和强化相(或金属基体)的性能优势,有望超越传统金属复合材料的性能极限。对高熵合金基复合材料及其制备方法进行了综述,以期能为未来高熵合金基复合材料的组分设计、强化相种类和制备方法的选择带来一定的启发和借鉴作用。首先介绍了高熵合金基复合材料的强化相种类,并对高熵合金基复合材料制备工艺的特点进行了总结;在此基础上,归纳了制备高性能高熵合金基复合材料的关键因素,包括高熵合金成分的选择、强化相种类及生成方式和复合材料的制备方法等因素;最后对高熵合金基复合材料研究领域的挑战和未来发展进行了展望。     

高熵合金基复合材料研究进展

高熵合金基复合材料以其结构简单、性能优异以及较大的应用潜力在材料表面工程方面日益受到人们的关注。综述了块状高熵合金基复合材料及高熵合金基复合材料涂层的研究现状,并着重介绍了上述复合材料的制备工艺及性能特点。     

颗粒增强高熵基复合材料成形及其摩擦学性能研究进展

高熵合金是近十几年新发展起来的一种全新概念的多元合金,其在物理、化学性能和力学性能方面有很多优点,为了解决高熵合金在摩擦磨损应用方面的局限性,提高其综合力学性能,以高熵合金为基体加入增强相合成的复合材料(HEAMCs)成为金属领域研究的热点。基于此,根据研究现状综述了不同HEAMCs的制备成形方法,从制备方法的优缺点对粉末冶金法、熔炼法、激光熔覆法进行了详细的分析。归纳了HEAMCs中纳米细晶强化及第二相协同强化两个方面的强化机制,分别概括了室温和高温情况下HEAMCs的摩擦磨损性能的研究,最后对HEAMCs目前所面临的挑战及未来的发展进行了讨论和展望。     

耐磨高熵合金制备工艺研究进展

耐磨高熵合金具有主元多、强度高、硬度大、磨损率低和耐高温等特征,应用前景广阔,是近几十年发展起来的一种新型耐磨材料。围绕耐磨高熵合金的主要制备工艺与耐磨性能的影响因素两方面,对近年来耐磨高熵合金的主要研究进展进行了综述。重点阐述了固、液、气态成型的耐磨高熵合金制备技术,总结了影响高熵合金耐磨性的因素,包括金属元素与非金属元素在内的多种元素对高熵合金耐磨性能的影响,说明了高熵合金及其碳氮化物涂层耐磨性能的研究进展。耐磨高熵合金的制备工艺较多,应根据合金形态成分的不同选择合适的制备方法;通过添加金属或非金属元素诱导硬质相析出仍是提高合金耐磨性能的主要手段;有些高熵合金或高熵合金涂层在高温、润滑等条件下也能够表现出优异的耐磨性能。     

难熔高熵合金的研究进展

高熵合金(HEAs),又称为多主元固溶体合金,其因独特的合金设计理念和优异的综合性能而引起国内外研究人员的普遍关注,逐渐成为金属材料领域的研究热点.难熔高熵合金(RHEAs)是基于难熔元素的高熵合金而设计开发的一种新型高温合金,与传统的高温合金相比,RHEAs具有更高的高温强度、高温抗氧化性能及高温相稳定性,在航空航天、石油化工等领域具有广阔的应用前景,自2010年被提出以来,已成为高熵合金研究领域的一个重要分支.迄今为止,学者们主要将第4、5、6周期及第Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ副族的9种元素(Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W)以及Al、C、Co、Ni等附加元素作为难熔高熵合金的主元,形成了复杂多样的合金体系.已报道的合金体系有100多种,这些合金的相结构从单相BCC结构到BCC1+BCC2、BCC+Laves等两相再到多相结构,呈现出结构多样性,组织有枝晶、等轴晶以及共晶组织或形变孪晶组织等,由此得到的性能也各有所长.RHEAs的制备最先采用熔炼法,包括电弧熔炼和感应熔炼,要求在高纯保护气体下进行多次重熔.近年来也有研究采用粉末冶金法制备RHEAs,获得了颗粒尺寸细、成分较均匀的合金.此外,激光熔覆法、磁控溅射等也被引入到RHEAs的材料或涂层制备.可见,RHEAs在成分设计、制备工艺、相结构与微观组织、室温及高温性能等方面的研究正不断取得新的进展.本文综述了近年来国内外RHEAs的研究现状,就其主元组成、相结构和制备方法进行了系统的介绍,并归纳了包括密度和强塑性、高温抗氧化性以及耐磨耐蚀性等性能的演变规律,最后指出了RHEAs面临的挑战并提出未来研究重点的建议.     

陶瓷颗粒增强Cr0.5MoNbWTi难熔高熵合金复合材料的制备及其力学性能

难熔高熵合金因其优异的力学性能、高温稳定性和抗氧化性能等,作为高温结构材料具有广阔的应用前景.为了进一步提升材料的力学性能,本研究利用原位反应烧结制备了陶瓷颗粒增强难熔高熵合金复合材料,并探讨了陶瓷增强相的生成机理及其对复合材料力学性能的影响.通过机械合金化制备了含有碳氮氧非金属元素的Cr0.5MoNbWTi过饱和体心...     

各类高熵合金的研究进展

随着科学与技术的不断发展,传统合金已无法满足现代工业发展的要求,迫切需要一种具有优异性能的新型合金材料来满足工业发展的需求。高熵合金是在传统合金的基础之上提出的,其具有比传统合金更优异的性能,所以对高熵合金的研究具有重要的价值。高熵合金是由5种及5种以上主元构成,且每种主元的原子分数5%并35%。阐述了块体高熵合金、薄膜状高熵合金、丝状高熵合金以及粉末状高熵合金的研究现状以及取得的进展。     

基于机器学习的高熵合金生成相预测研究

近年来关于机器学习技术预测高熵合金生成相相关工作相继被报道,但存在采用的高熵合金生成相经验参数少、未考虑制备工艺对高熵合金生成相影响的不足.针对此,本文基于人工神经网络、K近邻、支持向量机以及集成学习4种机器学习算法,收集了19种经验参数,对搜集的982种高熵合金进行模型预测.研究发现,与前人采用的5种经验参数相对比,采用17种经验参数的机器学习模型预测生成相精度从75.75％提升到了79.78％.并且发现采用熔铸法制备的高熵合金数据集训练模型,得到的模型预测精度比多种制备工艺制备的高熵合金数据集进一步提升了4.36％.结果表明,增加合适的经验参数和采用单一的熔铸法制备的高熵合金数据集有助于提升机器学习模型预测的精度.     

高强钼合金及其复合材料的研究进展

高强钼合金及其复合材料是为满足先进军工、国防、航空航天等众多工业领域发展需求而开发的,其最终目的是部分替代这些领域的钼钛合金和钢材。目前在钼基体中引入均匀弥散分布且热稳定性良好的增强体,形成钼合金及其复合材料,成为提升钼性能的热点方法。本文总结了高强钼基材料的增强相选择、制备工艺,综述了高强钼基材料的性能演变规律及强化机制,并且展望了高强韧钼基材料研究的发展趋势。     

高熵非晶合金耐腐蚀性能研究进展

高熵非晶合金是近年来发展起来的一种新型合金材料,因其兼具高熵合金和非晶合金优异的力学性能、耐腐蚀性能、磁性能等功能特性,引发了众多学者的广泛关注。本文简述了高熵非晶合金的含义与特点,介绍了高熵非晶材料的制备方法及组织与性能;归纳了该类材料的耐蚀机理与耐腐蚀性能的最新研究成果;展望了采用机器学习助力设计高熵非晶合金的新范式,并指出探究工况环境下的腐蚀失效机制、完善高熵非晶合金微观耐蚀机理与优化相关制备工艺是该材料广泛应用的前提条件。针对高熵非晶合金的开发及其耐腐蚀性开展的应用基础研究,将为我国海洋事业的“远洋化、深海化”提供先进的技术支撑和材料保障。     

多主元难熔高熵合金的研究进展

近年来,高熵合金(HEAs)因其新颖的设计理念和优异的综合力学性能成为了新材料领域的研究热点之一。作为HEAs一个重要分支的难熔高熵合金（RHEAs）由于将高熔点难熔元素作为主要合金成分而具有优异的高温抗软化性能。难熔高熵合金在高温下具有良好的相稳定性,有望成为新型高温结构材料。相比于传统的高温合金,难熔高熵合金的成分范围更广,密度区间更大,抗氧化性也更好。在过去的十余年中,难熔高熵合金的研究已经取得了很大进展。许多合金和合金体系都已经进行了广泛的测试和表征,包括力学性能和氧化行为等方面,有关固溶强化、变形机制和氧化行为的新模型也正在出现并不断完善。计算机构建模型和模拟计算也逐渐应用于难熔高熵合金的研究,促进了难熔高熵合金的开发和发展。主要介绍了难熔高熵合金的成分设计,对比分析了其制备工艺和相组成,并讨论了其室温和高温时的力学性能及高温抗氧化性。最后总结了难熔高熵合金研究目前存在的问题和瓶颈,并对未来研究方向提出了建议。     

Al_xCoCrFeNiCu_2高熵合金的组织结构及力学性能

采用真空电弧熔炼技术制备出不同Al含量的AlxCo Cr Fe Ni Cu2的高熵合金,研究Al含量对该高熵合金的微观组织及力学性能的影响。结果表明,该铸态高熵合金合金具有简单的bcc相固溶体结构及fcc相固溶体结构。AlxCo Cr Fe Ni Cu2(x=1,2和3)合金中fcc相固溶体的含量在增加;当x=4,5时,合金中bcc相固溶体的含量增加。合金的硬度随着Al元素的增加而提高。制备出的5种合金中Al4Co Cr Fe Ni Cu2硬度值最高。Al3Co Cr Fe Ni Cu2高熵合金具有较高的屈服强度和断裂强度。     

高强高导铜(合金)基复合材料强化与物性研究进展

从材料强化和物性研究两方面综述了国内外高强高导铜(合金)基复合材料的最新研究进展.评述了各种强化方法:沉淀强化、细晶强化、相变强化、形变强化、弥散强化和第二相强化.介绍分析了复合材料制备的各种工艺方法:液固两相铸造复合工艺、SHS法、半固态凝固法、粉末冶金法和复合电沉积法.归纳了影响导电性能的因素:合金元素的种类、含量和相结构.最后讨论了该类材料的研究及发展趋势.     

高熵合金固溶强化问题的研究进展

区别于传统的合金材料,高熵合金没有溶质溶剂概念的划分.多主元成分配比造成的晶格畸变、尺寸错配等使高熵合金表现出显著的固溶强化效应,因而可获得优异的力学强度.然而,经典合金固溶强化理论中关于稀释溶质的假设并不适用于高熵合金,相关强化模型无法有效预测其力学强度,这阻碍了高熵合金成分的理性设计及相关应用.近年来,基于高熵合金的成分特点,人们不断探究其固溶强化的起源,尝试建立有效的预测模型,实现合金强度的准确预测,进而指导面向性能需求的高熵合金快速设计,最终推动高熵合金的科学研究和工程应用.本文总结了高熵合金固溶强化问题的研究进展,介绍了三种典型的固溶强化模型,对比分析了各模型的建模思路、预测效果、存在问题及在高熵合金设计中的具体应用,最后对高熵合金固溶强化机制的探索、强化模型的发展及应用进行了展望.     

石英玻璃基复合材料的研究进展

石英玻璃基复合材料属于重要国防材料，在导弹通讯、制导和防热上具有不可取代的地位。本工作介绍了几种形式的石英玻璃基复合材料的组织结构、性能和制备工艺的研究与应用情况。同时提出了石英玻璃基复合材料研究中存在的问题。     

高熵合金涂层的研究进展

高熵合金涂层具有高强度、高硬度、耐高温、高耐磨性和耐腐蚀性及优异的电磁学性能,具有很大的应用潜力.介绍了高熵合金的定义和热力学原理,概述了高熵合金涂层成分设计、制备方法和性能研究方面的进展.     

铝基复合材料高应变速率及低温超塑性的研究进展

综述了低温与高应变速率铝基复合材料超塑性的变形机理、制备工艺以及工业应用的研究现状和最新研究成果,并在目前已有研究的基础上展望了超塑性铝基复合材料的广阔应用前景。     

高熵合金涂层的研究现状及展望

高熵合金涂层在保留了高熵合金优异性能的同时降低了合金的成本,更有利于实际应用。综述了高熵合金的定义及特点;然后重点从制备高熵合金涂层的工艺方法、合金元素的作用、高熵合金涂层的性能等方面详细介绍了高熵合金涂层的研究现状;最后对高熵合金涂层未来的研究方向和应用前景进行了展望。     

激光熔覆制备高熵合金涂层耐磨性研究进展

机械零部件的摩擦磨损主要发生在材料表面,约有80%的零件工作失效是由表面磨损造成的。摩擦磨损增加了材料和能量的损耗,降低了可靠性和安全性。使用激光熔覆技术在基体表面制备高熵合金涂层的方法,能够使涂层与基体实现良好的冶金结合,以达到提升表面耐磨性能的目的。影响高熵合金涂层耐磨性的因素主要有涂层材料的力学性能,如硬度、塑性和韧性;熔覆过程中产生的缺陷,如表面粗糙不平、气孔和裂纹;摩擦工况,如高温环境和腐蚀环境。本文分析总结了激光熔覆高熵合金涂层的耐磨性影响因素及强化机制。首先,阐明了激光工艺参数(激光功率、激光扫描速度、光斑直径)和后处理工艺(热处理和轧制)对涂层质量及性能的影响;其次,概述了组元元素选择、高温环境和腐蚀环境对涂层耐磨性的影响;最后,对激光熔覆技术制备高熵合金涂层存在的问题进行归纳分析,并对未来的发展趋势进行了展望,如基于远平衡态的材料设计理论研发新材料、利用电场-磁场协同或激光-超声振动复合等新工艺提升涂层耐磨性等。     

激光熔覆制备高熵合金涂层耐磨性研究进展

机械零部件的摩擦磨损主要发生在材料表面,约有80%的零件工作失效是由表面磨损造成的。摩擦磨损增加了材料和能量的损耗,降低了可靠性和安全性。使用激光熔覆技术在基体表面制备高熵合金涂层的方法,能够使涂层与基体实现良好的冶金结合,以达到提升表面耐磨性能的目的。影响高熵合金涂层耐磨性的因素主要有涂层材料的力学性能,如硬度、塑性和韧性;熔覆过程中产生的缺陷,如表面粗糙不平、气孔和裂纹;摩擦工况,如高温环境和腐蚀环境。本文分析总结了激光熔覆高熵合金涂层的耐磨性影响因素及强化机制。首先,阐明了激光工艺参数(激光功率、激光扫描速度、光斑直径)和后处理工艺(热处理和轧制)对涂层质量及性能的影响;其次,概述了组元元素选择、高温环境和腐蚀环境对涂层耐磨性的影响;最后,对激光熔覆技术制备高熵合金涂层存在的问题进行归纳分析,并对未来的发展趋势进行了展望,如基于远平衡态的材料设计理论研发新材料、利用电场-磁场协同或激光-超声振动复合等新工艺提升涂层耐磨性等。