AlNiCrFexMo0.2CoCu High Entropy Alloys Prepared by Powder Metallurgy

采用粉末冶金方法制备AlNiCrFexMo0.2CoCu(x=0.5,1.0,1.5,2.0)高熵合金,研究Fe元素对合金组织和性能的影响。对4种合金进行XRD分析,发现当x=0.5、1.0和1.5时,有bcc、fcc和σ相组成,当x=2.0时,合金只有bcc和fcc两相。4种合金硬度随着Fe含量的增加而降低,当x=0.5时,布氏硬度为3170MPa,x=2.0时,布氏硬度为2290MPa。对合金进行压缩实验发现,断裂强度均超过1100MPa,且具有较好的塑性。     

冷喷涂辅助感应重熔合成AlCoxCrFeNiCu高熵合金涂层的显微组织和性能

通过冷喷涂辅助感应重熔技术在45钢基体成功制备AlCo_xCrFeNiCu (x=0、0.5、1.0、1.5、2.0，摩尔分数)高熵合金涂层。研究了Co元素含量对冷喷涂辅助合成高熵合金涂层物相、微观组织的影响。结果表明：通过低压冷喷涂辅助感应重熔技术合成的AlCo_xCrFeNiCu高熵合金涂层由fcc+bcc双相混合结构组成，涂层组织为等轴树枝晶+晶间组织，其中枝晶为bcc结构，晶间组织为fcc结构。Co含量的变化会引起AlCo_xCrFeNiCu高熵合金涂层的晶格畸变状态发生变化，当x=1.0时，AlCo₁CrFeNiCu高熵合金涂层的晶格应变最大。Co元素含量增加会促进AlCo_xCrFeNiCu高熵合金涂层中的枝晶数目增加，同时涂层中的树枝晶尺寸也随着Co元素含量增加而增大。涂层中的树枝晶富集Fe、Cr、Co、Ni元素，枝晶间富集Cu元素，Al均匀地分布在整个涂层中。随着Co含量增加，AlCo_xCrFeNiCu高熵合金涂层的硬度先增加后减小；当x=1.0时...     

退火对AlCuFeNiTiCrx高熵合金硬度的影响

采用铜模吸铸法制备AlCuFeNiTiCr_x(x=0.5, 1.0, 1.5, 2.0)高熵合金,并在1000℃下进行3 h退火处理。通过X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜、维氏硬度计,分别测试了铸态和退火态AlCuFeNiTiCr_x(x=0.5, 1.0, 1.5, 2.0)高熵合金的微观结构演变及维氏硬度值。发现铸态和退火态试样仅由简单的体心立方(BCC)和面心立方(FCC)固溶体相组成,而退火态试样中的FCC相与铸态试样中的FCC相相比有所增加。根据金相显微照片,两种状态下的高熵合金仅存在枝晶和晶间相,且退火后的显微组织变得更加均匀。两种状态下高熵合金的硬度均随Cr含量的增加而增加,且退火态试样的硬度值远大于铸态试样。     

粉末冶金制备AlNiCrFexMo0.2CoCu高熵合金及组织和压缩性能的研究

采用粉末冶金法制备了AlNiCrFexMo0.2CoCu(x=0.5、1.0、1.5、2.0)高熵合金,研究了Fe元素对该合金组织和性能的影响.对上述4种合金进行XRD分析,发现当x=0.5、1.0和1.5时,有BCC、FCC和σ相三相组成;当x=2.0时,合金只有BCC和FCC两相;该合金硬度随Fe含量的增加而降低.压缩试验表明,合金断裂强度均超过1100MPa,且具有较好的塑性.     

多主元高熵合金AlTiFeNiCuCrx微观结构和力学性能

研究了不同Cr含量的AlTiFeNiCuCrx多主元高熵合金的微观组织和力学性能特点.结果表明,Cr含量的增加使合金的凝固模式从亚共晶向过共晶凝固转移,铸态组织由先析出枝晶相、菊花状共晶组织和枝晶间相组成.合金仅由简单的体心立方结构和面心立方结构两相组成.Cr含量的增加对合金硬度的提高较小.该合金为低温脆性材料,但在1073 K高温时具有很好的塑性变形能力和较高的强度,当x=1-1.5时,合金具有最优的压缩强度和塑性组合.     

激光熔覆CoCrFeNiSix高熵合金涂层的组织与性能

为了探究Si元素含量对CoCrFeNiSi_x(x=0.5,1.0,1.5)高熵合金涂层的组织与性能的影响,采用激光熔覆技术制备高熵合金涂层,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、显微硬度仪、摩擦磨损试验机、电化学工作站等表征了涂层的物相组成、微观组织以及元素分布、硬度值、耐磨性能和耐腐蚀性能. 研究表明,随着Si元素的含量增加,合金物相由单相面心立方结构转变为面心立方结构、Si元素化合物(σ)相结构,最后形成面心立方结构、体心立方结构和σ相混合结构.涂层的组织主要由柱状晶转变成树枝晶,最后形成胞状晶;同时,涂层的硬度不断提高,当Si含量为1.5时,涂层的平均硬度值达到最高,为619.04 HV0.2,约为基体的2.67倍.涂层的磨损量、摩擦系数随着Si含量的增加而减少,耐磨性能显著提高.涂层在3.5%NaCl溶液中腐蚀性能随着Si含量的增加先增加后降低,当Si含量为1.0时,涂层的耐腐蚀性能最优.     

Al对Al-Cr-Cu-Fe-Ni高熵合金的组织与硬度的影响

利用真空电弧炉熔铸AlxCrCuFeNi(x=0.5,1.0,1.5,2.0)高熵合金.金相显微镜与X射线衍射分析表明,AlxCrCuFeNi高熵合金具有面心立方(fcc)和体心立方(bec)结构,合金的铸态组织是典型的树枝晶.Al促进AlxCrCuFeNi合金的bcc结构的形成,而bcc的形成使AlxCrCuFeNi合金的硬度得到提高.     

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。     

富CoCr含量CoCrNiAlTi中熵合金的高温强韧化行为及微观机制

本工作研究了富CoCr含量的CoCrNi基中熵合金的高温力学性能及其变形机制。研究发现,经过热锻以及时效热处理,成分为Co_33.3Cr_30.6Ni_26.1Al₅Ti₅ (at%)中熵合金在600～800℃的温度范围内具有优异的瞬时拉伸性能。特别是,在700℃条件下出现反常屈服,屈服强度高达为944 MPa,拉伸塑性为16%,优于大多数镍基以及钴基高温合金。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和三维原子探针(3D-APT)等手段,发现高体积分数的多主元γ′[(Ni,Co,Cr)₃(Al,Ti)]相的有序强化以及晶界处生成的多主元富(Co,Cr)面心立方相(fcc)结构相引起的晶界强化是该合金在高温条件下实现强韧化的主要因素。     

Al含量对Al_xFeCoNiCu高熵合金结构和纳米压痕蠕变行为的影响

采用真空电弧熔炼法制备了Al_xFeCoNiCu(x=0.5, 1, 1.5, 2)多组元高熵合金,并利用X射线衍射(XRD)、示差扫描量热法(DSC)和纳米压痕法(Nanoindentation)研究了Al元素含量对高熵合金的晶体结构、热稳定性及蠕变行为的影响。结果表明,Al_xFeCoNiCu高熵合金的晶体结构具有面心立方结构(FCC)、体心立方结构(BCC)或者两相混合结构,Al元素的增加促进了BCC相的形成。随着Al含量的增加,合金的热稳定性得到增强。Al元素的添加引起了晶格畸变,并形成了硬度较高的BCC相,导致合金的硬度得到提高,蠕变位移和蠕变应变速率减小。     

Effect of Al on microstructure and mechanical properties of cast CrCoNi medium-entropy alloy

Cast Cr Co Ni Alx(x=0-1.2) medium-entropy alloys(MEAs) were produced by arc melting and flip cast to investigate the alloying effect of Al addition on the microstructure, phase constituent and mechanical properties. The crystal structure changes from an initial face-centered cubic(FCC) to duplex FCC and body-centered cubic(BCC) and finally a single BCC with increasing Al content. In the duplex region, FCC and BCC phases form under a eutectic reaction in the interdendrite region. In the single BCC region, the dendrites transform to ordered B2 and disordered A2 BCC phases resulting from spinodal decomposition. Corresponding to their phase constituents, yield strength increases accompanied with an elongation reduction with increasing Al addition. A very interesting phenomenon of very weak ordered FCC(001) spots appearing in Al-0.4 alloy was observed, indicating a local ordering of FCC phase. The changes of fracture surfaces after the tensile deformation are also corresponding to the variations in mechanical properties.     

Microstructure and mechanical properties of multi-principal component AlCoCrFeNiCu_x alloy

By introducing Cu, AlCoCrFeNiCu_x (x values in molar ratio, x = 0, 0.1, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, and 2.5) alloys were designed and prepared. The effects of Cu on microstructure and properties of Al Co Cr Fe Ni alloy were investigated. The introduction of Cu results in the formation of Cu-rich FCC solid solution phase when Cu content is low.There are two FCC solid solution phases, i.e., Cu-rich FCC solid solution phase and phase transformation-induced FCC solid solution phase, when the Cu content is more than 1.0. Both the yield stress and plastic strain of alloy show a turning point when the Cu content is 0.5. Among the seven alloys, Cu_(0.5) alloy exhibits the largest yield stress of 1187 MPa and the lowest plastic strain of 16.01 %.     

铬铁原矿粉掺杂制备CrFeNiSiAl0.5高熵合金涂层及其组织性能

目的 以40Cr钢为基体,制备掺杂铬铁原矿粉的CrFeNiSiAl0.5高熵合金涂层,提高其硬度与耐磨性.方法 在Cr、Fe、Ni、Al、Si纯金属粉末中掺杂铬铁原矿粉,矿粉有效原子数分数为0％、5％、10％、15％时,采用激光熔覆技术,在40Cr钢基体上制备CrFeNiSiAl0.5高熵合金涂层.利用X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电子显微镜,表征高熵合金涂层的物相结构及微观组织.利用硬度计、磨粒磨损机,对涂层的硬度及耐磨性能进行表征.结果 不含铬铁原矿粉时,高熵合金涂层为单一的BCC相,铬铁原矿粉为10％时,出现FCC相.高熵合金涂层微观组织以胞状树枝晶为主,涂层与结合区存在明显分界,与基体呈良好的冶金结合.不含铬铁原矿粉时,高熵合金涂层平均硬度值为643.5HV;铬铁原矿粉为15％时,涂层平均硬度值为838.1HV,是基体的3.4倍.磨损率随铬铁原矿粉占比的增加而降低,铬铁原矿粉有效原子数分数为15％时,磨损率约为0.14 mg/mm2,耐磨性能最好.结论 在40Cr钢基体上成功制备出了以铬铁原矿粉为掺杂组元的高熵合金涂层,铬铁原矿粉的掺入,提升了CrFeNiSiAl0.5高熵合金涂层的硬度与耐磨性.     

Effects of Chromium on the Microstructures and Mechanical Properties of AlCoCrxFeNi2.1 Eutectic High Entropy Alloys

In the present study,a series of AlCoCrxFeNi2.1 (x=0,0.25,0.5,0.75,1.0) eutectic high entropy alloys (EHEAs) have been designed and prepared.And the effect of Cr content on the microstructures and mechanical properties of the AlCoCrxFeNi2.1 alloys was systematically investigated.The results indicate that the AlCoCrxFeNi2.1 (x ＞ 0) alloys exhibit almost complete lamellar eutectic microstructures with a mixture structure of FCC and B2 phases.And the AlCoFeNi2.1 alloy without Cr element exhibited a hypoeutectic microstructure with a primary B2 phase.In addition,the eutectic microstructures for AlCoCrxFeNi2.1 eutectic alloys do not change significantly.The room temperature compressive tests results show that with an increase in Cr content (from x =0 to x =1.0),the yield strength will first decrease,and thereafter increase.The trend is the opposite with the fracture strength and plastic strain.They show an increase trend at first,and then decrease.The AlCoCr0.5FeNi2.1 (Cr0.5) alloy shows the best comprehensive mechanical properties.The tensile yield strength,fracture strength,and elongation are 536.5 MPa,1062 MPa,and 13.8％,respectively.Furthermore,the Cr0.5 alloy also displays a high strength with a yield strength of 362 MPa at 700 ℃.In summary,by changing the Cr content,AlCoCrxFeNi2.1 eutectic high entropy alloys with excellent comprehensive mechanical properties were obtained and prepared.     

WC颗粒对激光熔覆FeCoCrNiCu高熵合金涂层组织与硬度的影响

采用CO2横流激光器制备添加WC颗粒的FeCoCrNiCu高熵合金涂层,研究WC含量对涂层的组织结构及硬度的影响.结果表明:不同WC含量的高熵合金涂层均由简单的面心立方结构(FCC)和体心立方结构(BCC)两相组成.随着WC含量的提高,涂层中FCC相含量不断减少,BCC相含量不断增加.WC颗粒在激光熔覆过程中发生溶解并完全溶入FCC相和BCC相中,并未引起复杂碳化物相的生成.不同WC含量的涂层均为树枝晶组织.激光熔覆过程中的快速凝固条件有利于抑制枝晶和枝晶间的成分偏聚.WC含量的提高使枝晶细化,硬度提高.     

AlCoCrFeNiBx 高熵合金微结构与性能

本文系统研究了 B 元素对高熵AlCoCrFeNiBx (x denotes the atomic fraction of B element 0, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75 and 1.0)合金的微结构和性能的影响。其中添加的B元素含量为0.1时AlCoCrFeNi 高熵合金的形貌从等轴晶转变为枝晶形貌。 其中在等轴晶的内部可以观测到调幅分解结构。当 x>0.1时, 枝晶和调幅分解结构都逐渐消失了,但是越来越多的硼化物开始出现了。这个转变归因于 Cr-B 和Co-B之间高的负混合焓.随着B元素的增加, AlCoCrFeNiBx高熵合金的结构从B2 BCC 结构向B2 BCC FCC 结构的转变, 最后形成了 B2 BCC FCC 以及硼化物的混合结构。 随着B元素的添加硬度值从 HV486.0 下降到了 HV460.7, 然后增加到 HV615.7,其中x=0.1时合金的硬度最低。合金的压缩强度随B元素的增加明显下降,当x=0.25时,合金具有最大的压缩强度,但是当x =0.75时, 由于硼化物的大量生成合金在弹性变形阶段就发生了断裂。随着B含量增多合金的矫顽力和饱和磁化强度开始下降. 下降的矫顽力显示合金具有很好的软磁性能。     

冷喷涂辅助原位合成FeCoxCrAlCu高熵合金涂层组织性能研究

利用冷喷涂辅助原位合成高熵合金涂层的方法,在45_^#钢基体表面成功制备出不同Co含量的FeCo_xCrAlCu(x=0,0.5,1,1.5,2)高熵合金涂层。通过XRD、SEM、EDS、TEM、显微硬度计、磨料磨损试验机、电化学工作站等设备,检测分析了Co含量的变化对合金涂层相结构、显微组织,硬度、耐磨性及耐腐蚀性的影响。结果表明：合金涂层是由简单的FCC+BCC双相混合结构组成,Co含量的改变对涂层相组织的数量影响不大;随着Co含量的增加,合金涂层中显微组织的枝晶数目增加,并且得到明显粗化,通过面扫得显微组织中枝晶内富集Fe,Cr,Co元素,枝晶间富集Cu元素,Al均匀的分布在整个涂层中;随着Co含量的增加,硬度先增加后减小,在Co=1时合金涂层硬度达到最大为555.6HV;合金涂层中最小的摩擦系数为0.361;在3.5wt.%NaCl腐蚀介质中,合金涂层相比与45_^#钢基体具有较正的自腐蚀电位(E_corr=-0.325V),说明涂层耐腐蚀性比基体好。     

ZrC增强激光熔覆CoCrNi合金熔覆层的组织及性能

本研究采用激光熔覆技术,在低碳钢表面制备了ZrC增强的CoCrNi合金涂层。研究了ZrC的不同分数(0, 1, 3, 5 wt.%)对CoCrNi基中熵合金涂层组织、硬度和耐磨性的影响。利用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪分析了涂层的相组成及微观组织结构,并采用显微硬度和摩擦磨损试验对样品的硬度和耐磨性进行了测试。结果表明：熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,没有出现明显的裂纹和及空洞等缺陷。不含ZrC的CoCrNi中熵合金涂层由单相FCC结构组成,随着涂层中ZrC的加入,涂层中的物相组成变为了FCC+ ZrC_0.7+Cr₂₃C₆+ZrO₂。涂层的晶粒得到了明显细化,实现了晶界强化、固溶强化和弥散强化(Orowan)的共同作用,形成的碳化物Cr₂₃C₆相与FCC固溶体结合形成共晶碳化物,起到了协同强化作用,有效地提高了涂层的硬度和耐磨性。然而ZrC中的Zr与空气中的杂质O结合生成的ZrO₂也对涂层的性能产生了不利影响,主要是因为ZrO₂的存在会导致涂层中颗粒分布不均匀加剧,弱化弥散强化的作用。所以当ZrC较少时,涂层的性能并未得到较好的提升,但是当涂层中ZrC含量增加到5wt.%时,涂层中析出了较多的强化相ZrC0.7能够有效的提高材料的性能,该涂层的最大硬度为651±15 HV_0.1,摩擦系数为0.161,相较于不含ZrC的涂层均有较大的提升。     

TiC strengthened CoCrNi medium entropy alloy: Dissolution and precipitation of TiC and its effect on microstructure and performance

In order to improve the strength and corrosion resistance of CoCrNi medium entropy alloy, TiC strengthened CoCrNi medium entropy alloy (CoCrNi/(TiC)_x (x=0.1, 0.2, 0.4)) was designed by addition of different amounts of TiC. The effects of TiC content on the microstructure, mechanical properties, and corrosion resistance of the alloy were investigated. It was found that the precipitation morphologies of TiC changed from lamellar eutectic to needle structure with the increase of TiC content, and finally formed mixed needled and bulk TiC particles. TiC appears as a dissolution?precipitation phenomenon in the CoCrNi alloy, which is important for the mechanical properties and corrosion resistance of the CoCrNi/(TiC)_x alloy. The strength of alloy was enhanced obviously after the addition of TiC. The compressive yield strength of CoCrNi/(TiC)_0.4 alloy reached 746 MPa, much larger than that of the CoCrNi medium entropy alloy, 108 MPa. Additionally, the addition of TiC was found to improve the corrosion resistance of CoCrNi medium entropy alloy in the salt solution.