时效处理对Cr_xCu_1Fe_2Mo_(0.5)Nb_(0.5)Ni_2高熵合金组织与力学性能的影响

采用非自耗真空电弧熔炼炉制备了Cr_xCu_1Fe_2Mo_(0.5)Nb_(0.5)Ni_2(x=0、0.5、1.0、2.0,记为C1~C4合金)高熵合金,在700℃和800℃退火12h后对其微观组织和硬度进行了分析。结果表明,Cr_xCuFe_2Mo_(0.5)Nb_(0.5)Ni_2合金在铸态主要由BCC相、FCC相和HCP相组成、经700℃退火处理后,合金物相均未发生明显改变,表现出良好的热稳定性;经800℃退火后,除C2合金外,其余合金的FCC相转变为BCC相。Cr_xCuFe_2Mo_(0.5)Nb_(0.5)Ni_2合金经700℃和800℃退火后,其微观组织为枝晶和枝晶间组织,并随Cr含量的增加,枝晶间区域扩大。Cr_xCuFe_2Mo_(0.5)Nb_(0.5)Ni_2合金在铸态、700℃和800℃退火态的硬度均随Cr含量的增加而提高,但是增加幅度较小。800℃退火处理后,C4合金的硬度(HV)由441增加至480,增幅仅为8.8%,表现出相对较弱的时效硬化现象。     

粉末冶金制备Fe_(28)Ni_(28)Mn_(28)Cr_8Cu_8与Fe_(28)Ni_(28)Mn_(28)Cr_8Al_8高熵合金的微观组织与力学性能

采用"机械合金化(MA)+放电等离子烧结(SPS)"的方法制备出Fe_(28)Ni_(28)Mn_(28)Cr_8Cu_8和Fe_(28)Ni_(28)Mn_(28)Cr_8Al_8两种高熵合金块体,并研究其微观组织和力学性能。结果表明:两种高熵合金均在机械合金化后形成了FCC+BCC相的合金粉末。与Fe_(28)Ni_(28)Mn_(28)Cr_8Cu_8合金相比较,当Cu元素被Al元素取代之后,Fe_(28)Ni_(28)Mn_(28)Cr_8Al_8高熵合金粉末中BCC结构的固溶体相含量明显增加。经SPS烧结后,Fe_(28)Ni_(28)Mn_(28)Cr_8Cu_8由单相FCC和少量富Cr相组成;Fe_(28)Ni_(28)Mn_(28)Cr_8Al_8则形成双相FCC结构。同时,两种高熵合金在室温下均表现出良好的压缩性能;相较于Fe_(28)Ni_(28)Mn_(28)Cr_8Cu_8,Fe_(28)Ni_(28)Mn_(28)Cr_8Al_8的屈服强度由716 MPa提高到1181 MPa,抗压强度由1908 MPa提高为2111 MPa,硬度也由267 HV上升到482 HV,但塑性却由38.6%降至26.1%。     

含Fe和Mn的Ni_(30)Cu_(70)固溶体团簇模型与耐蚀性研究

提出了一个极限田溶体合金的团簇模型,在此基础上优化设计了添加Fe和Mn的Ni_(30)Cu_(70)(原子分数,%)固溶体合金成分.在该模型中,固溶的Fe和Mn以Ni为第一近邻形成12配位立方八面体原子团簇(Fe_(1-x)Mn_x)Ni_(12)而分散到Cu基体中,因此极限固溶体合金成分为[M_1/_(13)Ni_(12)/_(13)]30Cu_(70)=[(Fe_(1-x)Mn_xNi_(12)]Cua_(30.3),M=(Fe_(1-x)Mn_x).采用X射线衍射和电化学腐蚀测试等方法,研究了[(Fe_(1-x)Mn_x)Ni_(12)]Cu_(30.3)合金的微观组织与耐腐蚀性能的关系.实验结果表明,对应于极限同溶体状念的[(Fe_(0.75)Mn_(0.25))Ni_(12)]Cua_(30.3)合金,在3.5%NaCl溶液中具有相对好的耐腐蚀性能.     

Cr_xCuFe_2Mo_(0.5)Nb_(0.5)Ni_2高熵合金的耐蚀性能

采用真空电弧熔炼工艺制备了Cr_xCuFe_2Mo_(0.5)Nb_(0.5)Ni_2(x为Cr与Cu的摩尔比,分别为0、0.5、1.0、2.0)高熵合金,研究了合金在1mol/L H_2SO_4溶液中的耐腐蚀性能,并与S304不锈钢进行了比较。结果表明,合金中x=1.0或x=2.0时的腐蚀速率约为0.07mm/y,远低于x=0或x=0.5的合金及S304不锈钢,合金中x=0或x=0.5的腐蚀类型主要是沿晶腐蚀,而x=1.0或x=2.0的合金腐蚀类型主要是均匀腐蚀和点状腐蚀。x=0或x=0.5的合金中Cu、Nb、Mo的偏析程度较大,而x=1.0或x=2.0的合金中各元素分布相对均匀,因此原电池腐蚀程度相对较弱。极化腐蚀表明,x=2.0的合金具有最好的耐酸蚀性能,平均腐蚀速率仅为0.02mm/h,为S304不锈钢腐蚀速率的4%左右。     

CuCrFeNiMn高熵合金的耐蚀性能研究

采用电弧熔炼方法制备了CuCrFeNiMn(S1)、CuCr_2Fe_2Ni_2Mn_2(S2)和Cu_2CrFe_2NiMn_2(S3)3种高熵合金,并对其微观组织和耐碱蚀性能进行了研究。结果表明,S1和S3合金均由简单的面心立方和体心立方固溶体(FCC1+FCC2+BCC)相组成;S2合金则由单一FCC固溶体相组成,其中FCC1为主要相。在1 mol/L的NaOH溶液中S1、S2和S3合金的平均浸入腐蚀速率分别为0.078、0.04和0.119mm/a,3种合金的极化腐蚀速率分别为7.2×10~(-7)、2.8×10~(-7)和3.4×10~(-6) mm/a。S2合金因具有单一FCC固溶体相和相对高的Cr、Ni含量而具有最佳的耐碱蚀性能。     

Cr_xCuFe_2Mo_(0.5)Nb_(0.5)Ni_2高熵合金的微观组织与力学性能

采用电弧熔炼工艺制备了CrxCuFe2Mo0.5Nb0.5Ni2(x=0,0.5,1.0,2.0,摩尔比)高熵合金,采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)和显微硬度计对合金的物相结构、微观组织形貌、元素分布和硬度进行了分析。结果表明,合金物相主要由面心立方固溶体相(FCC)、体心立方固溶体相(BCC)和密排六方固溶体相(HCP)组成。Cr含量的增加,有利于BCC相的形成。合金组织主要呈树枝晶和枝晶间结构组成。合金中Nb、Mo和Cu元素分别偏聚于枝晶和枝晶间区域,Fe、Cr和Ni元素的分布相对均匀。合金硬度随Cr含量的增加而逐渐增加,但增幅较小。     

Fe_(52-x)Co_(14)Nb_4Mo_3Ni_5B_(22)Cr_x多组元块体非晶合金的热学和软磁性能

采用铜模铸造法制备Fe_(52-x)Co_(14)Nb_4Mo_3Ni_5B_(22)Cr_x(x=0, 2, 3, 4; at.%)多组元块体非晶合金。采用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热分析仪(DSC)和振动样品磁强计(VSM)等手段探究了Cr含量对合金非晶形成能力及软磁性能的影响。DSC曲线表明,合金经历2次晶化过程,Cr含量增加使得合金成分接近深共晶点。随着Cr含量的增加,合金的过冷液相区ΔTx由36 K增加到51 K,晶化起始温度Tx1由842 K增加至872 K。VSM结果表明,Fe_(52-x)Co_(14)Nb_4Mo_3Ni_5B_(22)Cr_x非晶合金其饱和磁感应强度Ms随着Cr含量的增加而减小。制备得到的多组元块体非晶合金具有高非晶形成能力和优异软磁性能,适合于作为一款优异的磁性元器件材料使用。     

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。     

TiC增强AlCr_2FeNi_2Cu_(1.6)高熵合金基复合材料组织与性能

采用真空电弧炉制备了(TiC)_x/AlCr_2FeNi_2Cu_(1.6)高熵合金复合材料,研究了TiC含量对AlCr_2FeNi_2Cu_(1.6)高熵合金微观组织与力学性能的影响。结果表明,(TiC)_x/AlCr_2FeNi_2Cu_(1.6)高熵合金复合材料由FCC相和BCC相组成,TiC粉末的加入并未使高熵合金的物相结构发生转变,但随着TiC的添加,合金中出现了TiC的衍射峰。高熵合金中FCC相富集了Cu、Al、Ni元素,BCC相富集了Fe、Cr元素。添加TiC后,合金中出现了含有TiC的Al、Ni、Cu新相,且使高熵合金的压缩屈服强度和抗压强度先增加后减小。当TiC含量为7.5%时,合金的屈服强度和抗压强度相对较高,压缩应变骤降到8.32%。     

时效处理对Cu_xCrFeNiAl高熵合金组织与硬度的影响

采用非自耗真空电弧熔炼炉制备了CuxCrFeNiAl(x=0、0.2、0.5、1.0、2.0)高熵合金,时效工艺为600℃×12h。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和数显硬度仪对高熵合金的微观组织和硬度进行了分析。结果表明,Cu含量较低时(x≤0.5),CuxCrFeNiAl的组织主要由BCC相、FCC相和α-NiAl相组成;Cu含量较高时(x≥1.0),CuxCrFeNiAl的组织主要由含Cr、Fe、Ni的FCC1相、含Cu、Ni的FCC2相和α-NiAl相组成。硬度测试表明,含有BCC相的CrFeNiAl合金硬度(HV)最高,约为641,而由FCC相组成的Cu2CrFeNiAl合金的硬度(HV)最低,约为375。时效处理后合金的物相未发生明显改变,但合金组织更加均匀,并在枝晶间区域有纳米颗粒析出,因而合金硬度与铸态相比略有提高。     

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。     

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_(0.3)CrFe_(1.5)MnNi_(0.5)Ti_(0.2)(Si_(0.2))高熵合金的时效硬化行为

采用非自耗真空电弧熔炼炉制备了Al_(0.3)CrFe_(1.5)MnNi_(0.5)(A_0)、Al_(0.3)CrFe_(1.5)MnNi_(0.5)Ti_(0.2)(A1)和Al_(0.3)CrFe_(1.5)MnNi_(0.5)Si_(0.2)(A_2)等3种高熵合金,然后在700~1 000℃时效处理12h后进行了物相分析、微观组织表征和硬度测试。结果表明,3种合金的铸态组织主要由BCC相组成,时效组织主要由富Cr、Mn、Fe的BCC相、Cr_5Fe_6Mn_8(ρ相)析出相和球形Ni-Al析出相组成。由于Ni-Al相和ρ相析出,使得A_0、A_1和A_2合金的时效硬度(HV)分别达到899、943和955,与A_0合金铸态时硬度相比分别提高了142%、154%和157%。1 000℃时效处理后,A_1和A_2合金的硬度(HV)仍高达800以上,表现出良好的时效硬化特性。     

Ni含量对AlCrCuNi_xTi高熵合金微观组织和硬度的影响

采用电弧熔炼工艺制备了AlCrCuNi_xTi(x=0.2、0.4、0.6、1.0)高熵合金,采用X射线衍射分析(XRD)、带EDS分析仪的扫描电镜(SEM)和显微硬度计对合金的物相结构、微观组织形貌、元素分布和硬度进行了分析。结果表明,当x=0.2、0.4和0.6时,合金物相主要由FCC1、FCC2和BCC相组成,当x=1.0时,合金物相主要由FCC1和FCC2相组成。合金硬度随Ni含量的增加而逐渐减小,其硬度(HV)由430降低至386。     

Nb对液态激冷Fe_(70)Cr_(18)Mo_2B_9Si_1合金组织及性能的影响

本文对比了液态激冷Fe_(70)Cr_(18)Mo_2B_9_Si_1合金及Fe_(68.5)Cr_(18)Mo_2B_9Si_1Nb_(1.5)合金在不同温度保温后组织及显微硬度的变化情况,分析了Nb对基体晶粒尺寸以及硼化物相M_2B,M_3B_2的化学成分、点阵常数、形核及长大的影响,发现Nb能促进M_3B_2的形核,并降低了M_2B和M_3B_2的长大速率     

激光沉积CoCrFeNiSi-(Al,Ti)非等原子比高熵合金涂层腐蚀行为研究

目的 研究Al、Ti元素对激光沉积CoCrFeNi系高熵合金涂层耐蚀性能影响,并对影响程度进行比较。方法 采用激光沉积技术在316L不锈钢表面制备CoCrFeNiSi0.5、CoCrFeNiSi0.5Al0.5、CoCrFeNiSi0.5Ti0.5、CoCrFeNiSi0.5Al0.5Ti0.5等4种成分的高熵合金涂层,并通过X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、场发射扫描电镜(FESEM)以及电化学工作站等设备对高熵合金涂层凝固组织形貌、微观组织形貌、微区成分分布、耐腐蚀性能等方面进行分析研究。结果 激光沉积CoCrFeNiSi0.5高熵合金涂层物相由单一面心立方(FCC)相构成;CoCrFeNiSi0.5Al0.5高熵合金涂层的主要物相变成体心立方(BCC)相,并形成沿晶界网状分布的Cr3Si相;CoCrFeNiSi0.5Ti0.5高熵合金涂层的主要物相仍为FCC相,但枝晶间区域内形成G相(Ni16Ti6Si7),枝晶内区域形成长条状Cr15Co9Si6相;CoCrFeNiSi0.5Al0.5Ti0.5高熵合金涂层的主要物相为BCC相,枝晶间区域G相含量较CoCrFeNiSi0.5Ti0.5合金涂层有所降低,枝晶内区域形成弥散分布的方形纳米Fe3Al相。激光沉积CoCrFeNiSi-(Al,Ti)非等原子比高熵合金涂层在0.5 mol/L H2SO4溶液中的耐蚀性大小依次为CoCrFeNiSi0.5Ti0.5>CoCrFeNiSi0.5Al0.5Ti0.5>CoCrFeNiSi0.5>CoCrFeNiSi0.5Al0.5。浸蚀后,CoCrFeNiSi0.5高熵合金涂层以均匀腐蚀为主,CoCrFeNiSi0.5Al0.5涂层产生严重的晶间腐蚀,CoCrFeNiSi0.5Ti0.5涂层主要为枝晶间区域的点蚀,CoCrFeNiSi0.5Al0.5Ti0.5涂层枝晶间区域的点蚀程度明显高于CoCrFeNiSi0.5Ti0.5涂层,且枝晶内区域的纳米第二相颗粒发生脱落。结论 在酸性溶液环境中,相较于Al元素,Ti元素可更有效地提升激光沉积CoCrFeNi系高熵合金涂层的耐蚀性能。     

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%。     

Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2块体非晶合金在HCl溶液中的腐蚀行为

采用电化学极化曲线和电化学阻抗(EIS)测试方法研究Fe_(41)Co_7Cr_(15)Mo_(14)C_(15)B_6Y_2块体非晶合金在0.5,1,2以及4 mol/L HCl溶液中的腐蚀行为,并比较了1 mol/L HCl溶液中非晶合金和不锈钢的腐蚀行为.极化曲线测试结果表明,Fe_(41)Co_7Cr_(15)Mo_(14)C_(15)B_6Y_2块体非晶合金在各种浓度的HCl溶液中都具有很好的耐蚀性,阳极极化曲线表现出明显的钝化特征.随着HCl溶液浓度的增大,其耐蚀性能逐渐下降.在1 mol/L HCl溶液中,非晶合金的自腐蚀电位高于不锈钢,自腐蚀电流密度比不锈钢小1个数量级.EIS结果显示,在开路电位下,Fe_(41)Co_7Cr_(15)Mo_(14)C_(15)B_6Y_2非晶合金和不锈钢的Nyquist图均由单一的容抗弧构成,但非晶合金的电化学转移电阻Rt比不锈钢的大2个数量级,这一结果与极化曲线结果一致,说明非晶合金在HCl溶液中的耐蚀性能优于不锈钢.     

表面纳米化对β型钛合金耐腐蚀性能的影响(英文)

采用表面机械研磨处理(SMAT)方法对医用β型TiNbZrFe合金表面处理60 min,研究表面纳米化对TiNbZrFe合金在生理环境下耐腐蚀性能的影响。采用TEM观察表层纳米晶微观结构特征,采用电化学方法研究表面为粗晶与纳米晶的TiNbZrFe合金在0.9%NaCl和0.2%NaF溶液环境下的电化学行为。结果表明:TiNbZrFe合金表面形成深度约30μm的纳米晶层,纳米晶尺寸为10~30 nm。在0.9%NaCl和0.2%NaF腐蚀环境下,与粗晶表面相比,表面为纳米晶的合金表现出较高的电阻、较正的自腐蚀电位以及较低的自腐蚀电流密度。合金耐腐蚀性能的提高主要归因于在纳米化的TiNbZrFe合金表面能够快速形成致密且稳定的钝化膜。     

高熵合金Mo_(25)Nb_(25)Ta_(25)W_(25)的氧化行为

探究氧化物层的破裂和钼的氧化物挥发在高熵合金Mo_(25)Nb_(25)Ta_(25)W_(25)的氧化动力学中的作用机理。通过热压烧结制备了具有简单BCC结构的Mo_(25)Nb_(25)Ta_(25)W_(25)高熵合金。分别研究其在800、900和1 000℃下的氧化动力学行为,并对其氧化机理进行了初步描述。通过XRD、SEM和电子探针对氧化物进行表征。结果表明,在整个氧化温度范围内,氧化层中主要氧化产物为Ta_(16)W_(18)O_(94)和Nb_(14)W_3O_(47),具有一定的保护性。试样在800℃下遵循抛物线规律,随试验温度升高,生成的MoO_3挥发,氧化层变得疏松多孔,使合金在900℃的中期和1 000℃开始满足直线规律。