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     

Al0.1CoCrFeNi高熵合金/TA2钛复合板爆炸焊接试验及性能测试

高熵合金是一种新兴的多主元合金,具有作为结构材料的潜力,但对高熵合金焊接工艺的研究还很有限. 通过爆炸焊接实现了Al_0.1CoCrFeNi高熵合金与TA2工业纯钛的复合连接,并研究了Al_0.1CoCrFeNi/TA2复合板的微观结构和力学性能. 结果表明,Al_0.1CoCrFeNi/TA2复合板具有不连续熔化区的波状结合界面,熔化区中呈现多元素混合状态,并且具有较均匀的元素分布. 熔化区的硬度大于界面附近的硬度,并且硬度随着离界面距离的增加逐渐降低,但仍高于原始材料. 相对于焊接前的Al_0.1CoCrFeNi高熵合金的强度(398 MPa),爆炸焊接后的Al_0.1CoCrFeNi/TA2复合板强度明显提高(567 MPa),但断后伸长率降低. 说明爆炸焊接可以有效的将Al_0.1CoCrFeNi高熵合金与TA2工业纯钛相结合,而形成的复合板具有良好的力学性能.     

时效对激光熔覆FeCoCrNiB0.5高熵合金激光涂层组织和硬度的影响

采用激光熔覆方法在Q235钢上制备FeCoCrNiB_0.5高熵合金涂层,利用XRD、SEM以及显微维氏硬度计等,研究时效温度对涂层的显微组织、相结构及硬度的影响。结果表明,涂层由FCC结构固溶体和M₂B两相构成,并且相结构具有很好的高温稳定性。涂层经过800 ℃和900 ℃时效后,枝晶内有大量的颗粒状M₂B相脱溶物析出;而1000 ℃时效后,枝晶间的M₂B相显著粗化,涂层中树枝晶组织消失。FeCoCrNiB_0.5高熵合金涂层的硬度为447 HV0.2,且涂层硬度随时效温度升高而逐渐降低。     

碳化硼对粉/丝复合堆焊高硼铁基合金组织结构的影响

为了探讨合金元素B,C对高硼铁基堆焊合金组织结构、裂纹敏感性的影响,采用粉/丝复合堆焊技术配合不同B₄C含量合金粉体制备高硼铁基堆焊合金,通过显微组织结构、微区成分、显微硬度及宏观硬度试验检测,分析不同B,C元素含量及配比的堆焊合金组织与性能. 结果表明,高硼铁基堆焊合金由α-Fe,Fe₂B,Fe₃(C,B)相组成,随着B₄C的添加,初晶岛状α-Fe消失,菱形初晶Fe₂B、粒状Fe₃(C,B)析出,鱼骨状、条状共晶状组织α-Fe+Fe₂B体积分数趋于减小并消失,菊花状α-Fe+Fe₂B+Fe₃(C,B)包晶组织成为堆焊合金的主体. 高硼铁基合金中硼、碳的含量及配比是影响堆焊合金组织结构、裂纹敏感性的原因之一,约30%合金粉体(含35%硼铁粉、5%B₄C)配合约70%H08Mn2Si焊丝获得的堆焊层,可有效抑制堆焊裂纹的出现,并可获得稳定的高硬度值66 HRC.     

Ce对Al-5Cu合金组织和性能的影响

通过光学显微镜、X射线衍射仪、场发射扫描电镜、能谱仪、同步热分析等手段，研究了Ce含量对Al-5Cu合金显微组织和力学性能的影响。结果表明，加入Ce元素后，除了α-Al和Al₂Cu相外还会生成针状Al₈CuCe₄相。合金固相线温度升高，液相线温度降低，凝固温度区间缩短，α-Al得以有效细化和均匀化。随着Ce含量增加，共晶Al₈CeCu₄相逐渐增多，Al₂Cu相在Al₈CeCu₄相边缘附着生长，逐渐形成了沿晶界分布的封闭网状结构。经过T5热处理后Al₂Cu相以粒状弥散析出，基体Cu含量增大，耐热性强的Al₈CuCe₄相形态基本不变。合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率均先增大后减小。当Ce含量为0.3%时，合金力学性能最优，抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为320 MPa、238 MPa和13.6%,较铸态的明显提高。     

冷轧及热处理对Al0.3CoCrFeNi高熵合金组织及性能的影响

利用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜和拉伸试验等手段,研究了75%压下量的冷轧及1073 K下保温1 h热处理后不同冷却方式(空冷和炉冷)对Al_0.3CoCrFeNi高熵合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:铸态以及冷轧态Al_0.3CoCrFeNi合金均为FCC单相结构,经热处理后炉冷及空冷合金均为FCC+BCC双相结构。铸态合金经冷轧以后强度显著提升但塑性大幅度下降。因细晶强化、孪晶以及析出相强化作用,热处理后炉冷合金具有良好的综合力学性能,其抗拉强度为1289 MPa,约为铸态试样的两倍(719 MPa),最大伸长率为28.7%。因析出相增多以及孪晶尺寸增大,与空冷合金相比,炉冷合金在不损失塑性的前提下,抗拉强度增加。     

电流对明弧高硼堆焊合金显微组织及耐磨性的影响

采用药芯焊丝明弧自保护焊方法制备了Cr12B4SiMn高碳型高硼合金,借助光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、扫描电镜以及电子能谱仪,考察了电流对其显微组织及耐磨性的影响。结果表明,随电流增大,在团状先析出相中,内置式块状M₂B相的形成数量增加,其显微硬度提高,M₂₃(C,B)₆和马氏体等相减少,γ-Fe消失;合金宏观硬度随之先升高一定值然后降低,耐磨性先显著增加,接着小幅波动。块状M₂B数量及其显微硬度增加是导致该合金耐磨性改善的主要原因,合金磨损机制主要为显微剥落。     

退火工艺对Al-Zr-Er系高导铝合金组织和性能的影响

采用硬度计、电导率测试仪、扫描电镜(SEM)研究了退火工艺对水冷铜模制备的Al-Zr-Er合金组织和性能的影响规律。结果表明:Er元素添加量由0增加至0.30wt%,Al-Zr-Er合金内的初生Al(Fe,Er)相逐渐增多,在退火过程中则会析出大量纳米级Al₃(Zr、Er) 相。在等时退火过程中,硬度和电导率会形成两个峰值位置,即300~400 ℃的Al₃Er析出峰和500~550 ℃位置的Al₃(Zr,Er) 粒子析出峰;退火工艺中,多级退火可以更充分形成核壳结构Al₃(Zr,Er)粒子,硬度提升显著;三级退火过程中固溶在基体内的Zr、Er元素析出更充分,电导率提升最显著。成分方面,在Al-0.10Zr-xEr合金中,添加0.15wt%Er表现出更优越的综合性能;在Al-yZr-0.15Er合金中添加Zr元素虽然会提高合金硬度,但由于Zr元素析出不充分带来电导率的损失。     

钒对高硼高速钢组织及回火析出的影响

通过钒合金化制备了不同钒含量的高硼高速钢，采用光学显微镜、扫描电镜、能谱等手段，研究了钒含量对高硼高速钢组织和宏观硬度的影响，并探究了热处理后含钒高硼高速钢的析出相形貌及结构。结果表明，高硼高速钢铸态组织主要由枝晶马氏体和M₂B硼化物组成，随着钒含量增加，基体中马氏体数量减少，铁素体数量增加，同时硼化物逐渐细化，合金的宏观硬度随钒含量增加而逐渐降低。微观分析表明，随V含量的增加，M₂B硼化物中V元素的固溶含量均增加。同时，V在硼化物中的固溶不改变富Fe硼化物中Cr的含量，但富Mo硼化物中Mo、W元素含量随合金中V含量的增加而逐渐降低。淬火加回火处理后，基体中出现了富Mo、W、V元素的二次析出相，且随着合金中V含量的提高，二次析出相的数量不断增加，其尺寸反而减小。同时，基体为细小的板条马氏体，二次析出颗粒形态为球状及短杆状，钒的加入促进了二次硼碳化物M₂₃(B,C)₆、M(B,C)、M₆(B,C)的析出。     

氮气保护粉/丝复合堆焊高硼铁基合金的组织及结构

为改善高硼铁基堆焊合金韧性不足、易引发裂纹的问题,采用N₂保护堆焊并添加氮化铬铁的方式引入合金元素N,同时添加强氮化物形成元素,制备高硼铁基堆焊合金,通过显微组织结构、微区成分、硬度等试验检验,分析合金元素N对高硼铁基堆焊合金组织与性能的影响. 结果表明,氮气保护堆焊高硼铁基合金由初晶Fe₂B、共晶α-Fe+ Fe₂B及粒状复合物M(C,N)组成,N元素的引入促使大量粒状复合物M(C,N)析出,有效细化初晶Fe₂B相,抑制堆焊裂纹的出现. 堆焊合金的宏观硬度也因氮的引入而达到67.8 HRC,但过多的氮会导致Fe₂B生长不完全,硬度略有下降.     

激光熔覆FeCoCrxNiB高熵合金涂层的组织结构与耐磨性

为探究Cr元素对高熵合金涂层组织结构和性能的影响,在45钢基体上用激光熔覆方法制备了FeCoCrxNiB高熵合金涂层,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度和耐磨测试等方法研究了Cr含量对FeCoCrxNiB激光熔覆高熵合金涂层组织结构、硬度和耐磨性能的影响。结果表明:熔覆态高熵合金的组织均由先共晶M2B相和共晶组织(面心立方结构相(FCC)+M2B相)组成。随着Cr含量的增加,共晶组织含量增多,M2B相减少,先共晶硼化物形态呈现不规则颗粒状到树枝状再到条块状的变化,共晶组织形貌由蜂窝状向片层状转变。涂层平均硬度随着Cr含量增加逐渐降低,FeCoCr0.5NiB涂层平均硬度最高为860HV0.2。涂层的耐磨性能与硬度呈正相关关系,即FeCoCr0.5NiB涂层耐磨性最高,FeCoCr3NiB涂层耐磨性最低。     

激光熔注制备Al-Cr/7075Al梯度复合涂层的性能

采用激光熔注技术在7075铝合金表面制备了Al-Cr/7075Al梯度复合涂层。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X-射线衍射(XRD)和显微硬度计等研究了复合涂层的微观结构、物相及显微硬度。结果表明:Al-Cr/7075Al梯度复合涂层与基板结合良好,无裂纹、孔隙等明显缺陷;复合涂层的表面硬度为324.2 HV0.2,是7075铝合金基体的2.28倍,涂层的硬度分布沿熔池深度方向逐渐递减,呈梯度分布;复合涂层中的增强体是由Al0.983Cr0.017、Al86Cr14、AlCr2、和Cr等混合组成,受熔池温度、熔液黏度等影响,增强体含量沿熔池深度方向逐渐减少,也呈梯度分布;Al、Cr之间的反应机理为液-固反应、固-固反应2种;复合涂层的强化机制主要是增强体承载、界面传载和位错强化。     

高能激光束引燃Fe-Al系合金的制备与性能研究

采用激光引燃自蔓延高温合成技术制备Fe-Al合金,利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、磨粒磨损试验机等对合成试样进行显微组织观察和性能测试.结果表明:合金是由富Al相和过渡相构成的多相结构;合金的显微组织比较细小,晶粒随着Al含量增加而增大;Al含量为70 at%时,孔隙率达到最小,此时试样硬度值最大;在50 at%Al时试样耐磨性最好,磨损量为0.0011 g.     

Synthetic Effect of Cr and Mo Elements on Microstructure and Properties of Laser Cladding NiCrxMoy Alloy Coatings

NiCr_xMo_y (x = 1, 1.5; y = 0, 0.1, 0.3) alloy coatings were prepared on the Q235 substrate by laser cladding under the protection of argon. The phase composition, microstructure, corrosion behavior, and mechanical properties of the NiCr_xMo_y alloy coatings were investigated using X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, electrochemical tests, X-ray photoelectron spectroscopy, microhardness, and nanoindentation tests. As the Cr content increased, the phase composition of the coatings changed from a single face-centered cubic (FCC) structure to a dual-phase structure coexisting with body-centered cubic (BCC) and FCC structures, while the addition of Mo promoted the precipitation of σ phase. The appearance of a homogeneous dual-phase structure and some amount of σ phase played a positive role in the corrosion resistance of NiCr_xMo_y coatings. Cr³⁺ ions and Mo⁶⁺ ions in the passive film enhanced the stability of the coatings. The nanoindentation tests showed that the nanohardness (6.71 GPa) and elastic modulus (184.40 GPa) of BCC phase were higher than those of the FCC phase (5.19 GPa and 155.26 GPa, respectively). Overall, the BCC phase and σ phase improved the mechanical properties of the coatings.     

含B量对激光熔覆FeCoCrNiB_x(x=0.5,0.75,1.0,1.25)高熵合金涂层组织结构与耐磨性的影响

采用激光熔覆技术制备FeCoCrNiBx高熵合金涂层,用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、硬度和耐磨测试等方法,研究了B含量对激光熔覆FeCoCrNiBx高熵合金涂层的组织结构、硬度和耐磨性能的影响。结果表明,随B含量的增加,合金相结构逐渐由fcc固溶体结构转变为fcc固溶体和M3B相共存,M3B相主要为Cr、Fe硼化物。随B含量的增加,枝晶组织中析出颗粒状和短棒状的M3B相,且M3B相逐渐长大成长条状。B的增加显著提高合金涂层的硬度,由4470 MPa增加到8480 MPa,且磨损量随着B的增加而减少。     

Ti6Al4V合金渗镀Cr-Mo表面改性层组织结构及其耐磨特性研究

采用双层辉光离子渗技术在Ti6Al4V合金表面进行多元合金化,形成均匀致密的Cr-Mo合金渗层.通过GDOES、XRD等手段标定表层成分和相结构,借助显微硬度计和球盘磨损仪测试合金渗层的性能.结果表明:合金渗层中合金化元素Cr与Mo呈梯度分布,主要由化合物Cr_(1.93)Ti_(1.07)、Cr_2Ti、Cr_2Ti_4O_(11)等相构成;改性的Ti6Al4V合金表面硬度有较大程度的提高,抗磨损性能明显改善.     

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。     

铬铁原矿粉激光制备高熵合金复合涂层的组织与性能

目的用铬铁原矿粉快速直接制备高熵合金复合涂层,研究其组织结构及性能,提高基体表面硬度和耐磨性。方法采用激光熔覆技术在40Cr钢表面制备高熵合金复合涂层,运用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及硬度计、磨粒磨损机,分析高熵合金复合涂层不同深度的显微组织、物相结构及力学性能。结果高熵合金复合涂层与基体结合良好,物相结构为简单BCC结构的过饱和固溶体,显微组织为典型胞状和树枝晶组织,且原位自生形成的细小碳化物颗粒强化相弥散分布于基体。深度为0.1 mm时,复合涂层的显微组织形貌最细小,且存在一定程度的成分偏析。复合涂层显微硬度平均为6.48 GPa,为基材40Cr钢的2倍以上。高熵合金复合涂层不同深度的磨损率均低于基体的磨损率,且随着深度的增加,磨损率逐渐升高,当深度为0.1 mm时,磨损率最低,为0.17 mg/mm2,耐磨性最好。结论以铬铁原矿粉为掺杂组元,采用激光熔覆技术成功制备出掺杂原位自生颗粒强化相的高熵合金复合涂层,显著提高了基体表面硬度和耐磨性。     

添加Ti对AlCuFeMnNi高熵合金组织和耐磨性的影响

为研究添加Ti元素对AlCuFeMnNi高熵合金组织和耐磨性的影响,采用真空电弧熔炼技术制备了等摩尔比的AlCuFeMnNi和AlCuFeMnNiTi合金。利用X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计和摩擦磨损试验机测试了上述两种合金的物相组成、显微组织、硬度和摩擦磨损性能。结果表明,添加Ti元素后,AlCuFeMnNiTi合金由原来的FCC与BCC1双相结构转变为FCC、BCC1与BCC2三相结构,其点阵常数和晶胞体积均有所增大。两种合金均为典型的树枝状晶,Ti元素的添加使合金晶粒逐步细化,枝晶区域面积增加,晶间区域面积减小,枝晶区域弥散分布有少量领先相BCC2。添加Ti元素后,合金的硬度由423.5 HV0.5提高到498.0 HV0.5;质量损失率和摩擦因数则分别由0.43%、0.59降低至0.39%、0.46,摩擦因数呈先增大后稳定的变化趋势。AlCuFeMnNiTi合金硬度和耐磨性能的提高主要是由Ti元素的添加所引起的细晶强化、固溶强化和晶体结构向高强相转变的综合作用所致。