第一性原理计算压力对高熵合金AlCoCrCuFeNi的影响

采用第一性原理密度泛函理论,结合平面波赝势和广义梯度近似(GGA),用虚拟晶体近似(VCA)的方法建立晶体结构模型,计算了高熵合金Al Co Cr Cu Fe Ni在不同压力影响下的结构性能,弹性能及压力作用下的结构相变。计算结果表明,随着压力的增大,高熵合金Al Co Cr Cu Fe Ni的晶格常数减小而密度增大。高熵合金Al Co Cr Cu Fe Ni只在fcc结构下才符合力学稳定性条件,而在bcc结构下不符合,体积模量随压力的增大而增大。高熵合金Al Co Cr Cu Fe Ni大约在21 820 GPa压力下会由fcc结构转变为bcc结构。     

FeCrMn1.3NiAlx高熵合金显微组织演变及电化学钝化行为

采用真空电磁悬浮法熔炼了4种不同Al含量的FeCrMn_1.3NiAl_x(x=0,0.25,0.5,0.75)高熵合金,通过FE-SEM、XRD、SKPFM、EPMA和动电位极化等方法研究了Al含量对铸态FeCrMn_1.3NiAl_x高熵合金显微组织及其在0.5 mol/L H₂SO₄溶液中钝化行为的影响规律及机理。结果表明:FeCrMn_1.3NiAl_x(x=0,0.25)合金试样由fcc(Fe-Mn-Ni)+bcc (Fe-Cr-Mn)结构组成,bcc结构的Fe-Cr-Mn相电化学活性较大而优先溶解,从而表现出两个明显的致钝电位和致钝电流峰;随着Al的添加,当x=0.5时,合金中fcc结构已基本消失,形成了颗粒和条带状的b2相(Al-Ni-Mn)均匀分布在具有bcc结构的Fe-Cr-Mn相上,因二者微区相电化学活性相差不大,仅呈现出一个融合的致钝电位和致钝电流峰,同时合金中新形成的硬质ρ相因具有较高的电化学活性,而...     

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。     

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。     

Al0.5FeCoCrNi(Si0.2,Ti0.5)高熵合金的高温氧化性能

采用真空电弧炉熔炼制备了Al0.5FeCoCrNi,Al0.5FeCoCrNiSi0.2和Al0.5FeCoCrNiTi0.5高熵合金(下标均表示摩尔比)。研究了三种高熵合金在900℃空气中的抗氧化性能,并用带有能谱仪的扫描电镜和X射线衍射仪对不同成分高熵合金氧化层的形貌、成分和结构进行了对比分析。结果表明,三种高熵合金在900℃下均属于抗氧化级。Al0.5FeCoCrNi合金和Al0.5FeCoCrNiSi0.2合金的氧化增重曲线相似,Al0.5FeCoCrNiTi0.5高熵合金的氧化增重速率较大。Al0.5FeCoCrNi,Al0.5FeCoCrNiSi0.2高熵合金表面均生成Cr2O3氧化物,内部均生成少量AlN颗粒;Al0.5-FeCoCrNiTi0.5高熵合金氧化产物为CoFe2O4尖晶石氧化物及富含钛和铁的复杂氧化物,内部产生少量氮化物颗粒。     

合金元素对Ti-5Ta合金耐硝酸腐蚀性能的影响

研究了Cr、V、Mo、Al等元素对Ti-Ta系合金在6mol/L沸腾硝酸中腐蚀行为的影响规律。通过扫描电子显微镜（SEM）和电化学工作站等分析方法对不同成分合金的腐蚀速率、钝化膜形貌、极化曲线等进行分析。结果表明,单独添加Cr、V、Mo元素对Ti-Ta合金的耐蚀性能影响较小,而添加Al元素会大幅降低合金耐蚀性能;Ti-Ta-Cr合金的腐蚀速率最低,钝化膜致密度最高,稳定性最佳;Ti-Ta-Al合金在腐蚀过程中很难形成致密且稳定的钝化膜。对于Ti-Ta系多元合金,复合添加Cr、V元素有助于获得致密的钝化膜,添加Mo元素会降低钝化膜致密度和稳定性,Al元素添加量为1%（质量分数）时对合金钝化行为的影响不大。提高氧浓度会恶化Ti-Ta-X三元合金在沸腾硝酸中的耐蚀性能。     

基于第一性原理计算V元素对高熵合金Al0.4Co0.5VxFeNi的组织及性能影响

采用第一性密度泛函理论,结合虚拟晶体近似（VCA）的方法建立晶体结构模型,开展高熵合金Al0.4Co0.5Vx FeNi的结构性能、弹性性能及基态能量计算。根据能量最低原理可确定,Al0.4Co0.5Vx FeNi高熵合金的最优K-point值为12×12×12,截断能为1000 eV。计算结果表明：Al0.4Co0.5Vx FeNi系高熵合金均可生成fcc+bcc结构,fcc的力学稳定性明显优于bcc的力学稳定性。V元素含量由0.2增至0.8时,bcc点阵常数降低约4%,fcc晶格常数降低约6%。随着V元素的增加,Al0.4Co0.5Vx FeNi合金的体模量、剪切模量逐渐减小。V元素含量为0.8时,bcc结构的泊松比异常增加,进一步说明了随着V元素含量的增加,材料的塑性变形能力降低,材料的脆性增加。经试验验证,Al0.4Co0.5Vx FeNi系高熵合金均由fcc和bcc组成,组织形貌均为两相组织;V元素含量由0.2升至0.8时,延伸率降低约85%,该试验结果与第一性原理计算的结果较为吻合。     

Si对AlCoCrFeNi高熵合金热腐蚀行为的影响研究

采用真空电弧熔炼法制备了AlCoCrFeNiSix（x=0, 0.2, 0.5, 0.8, 1.0）高熵合金,利用75% Na2SO4 + 25% NaCl（质量分数）热盐涂覆的方法,对比研究了Si的添加及其含量对等摩尔比AlCoCrFeNi高熵合金在950℃下热腐蚀行为的影响。结果表明：经100h热腐蚀后,由于发生Al的选择性氧化,合金表层相组成由BCC转变为FCC。适量Si的添加,会促使合金表面快速生成单一Al2O3膜,提高合金的热腐蚀抗力。但随着Si含量的增加,合金表面生成了由Al2O3和富Cr-Fe-Co-Si的尖晶石氧化物组成的混合氧化产物,且在氧化膜生长应力和腐蚀性介质（氧化-硫化-氯化）的协同作用下,组织疏松易脱落,合金发生严重的内氧化和内硫化。     

激光熔覆MoFeCrTiWSix多主元合金涂层组织和性能研究

在Q235钢表面激光熔覆制备了MoFeCrTiWSi_x(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)多主元合金涂层,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和硬度计等系统研究了Si对涂层的组织、相结构、显微硬度及高温抗氧化性能的影响。结果表明:激光熔覆MoFeCrTiW多主元合金涂层为简单bcc结构,组织为等轴晶。添加Si后,涂层主体相仍为bcc结构,当x≥0.4后,会有少量金属间化合物生成,合金涂层由先共晶bcc相和共晶组织(bcc相+Cr5Fe50Mo8.9Si5.2Ti20.4相)组成,随着Si量的增加,先共晶相的形态由胞状树枝晶转变为柱状树枝晶和等轴树枝晶,共晶组织逐渐增多。涂层从表面至结合区的混合熵呈高熵-中熵变化。涂层硬度和900℃时的抗氧化性能随着Si含量的增加有所提高,当x=1时,涂层平均硬度及抗氧化性能最高。     

γ-TiAl合金在高温熔盐环境下的腐蚀机理

在800℃、75%Na2SO4和25%NaCl的熔融盐环境中,对名义成分为Ti-48Al-2Cr-2Nb的γ-TiAl合金进行高温腐蚀实验。通过氧化动力学分析、扫描电镜观察及X射线衍射分析,研究全片层γ-TiAl合金的氧化腐蚀行为,以及高温腐蚀性环境对合金内部微观组织的选择性腐蚀机理。结果表明:在高温熔融盐腐蚀环境下,γ-TiAl合金主要形成由TiO2和Al2O3组成的氧化膜层,且高温熔融盐环境对合金内部微观组织存在明显的选择性腐蚀,即腐蚀路径沿α2与γ两相界面进入合金内部,并优先腐蚀α2相片层及γ相片层中的某些亚结构。合金片层组织中α2相与γ相间的抗氧化性能差异,以及熔融盐腐蚀性环境参与氧化中间反应并加速合金氧化过程是发生选择性腐蚀的主要原因。     

简单/改性铝化物涂层的研究现状

航空发动机各部件高温结构材料在苛刻环境下服役时,会遭受严重的高温氧化和热腐蚀.在合金表面施加铝化物涂层后,高温下表面能够生成一层致密且生长缓慢的Al2O3氧化膜,从而隔绝腐蚀介质,以防止合金被快速氧化腐蚀.概述了铝化物涂层的优点,包括制备简单、成本低廉.重点综述了以Ni、Fe、Ti/TiAl为合金基体的铝化物涂层微观结构.涂层的微观结构主要由渗铝工艺、基材成分及后处理工艺等因素决定,渗铝工艺包括渗剂成分、渗铝温度和渗铝时间.在高温下渗铝,Al的活度较低,涂层主要以基体元素向外扩散形成外扩散型涂层为主;在低温下渗铝,Al的活度较高,涂层主要以Al向内扩散形成内扩散型涂层为主.还归纳了不同渗铝涂层在干燥空气和水蒸气环境中的高温氧化行为,阐述了水蒸气对铝化物涂层高温氧化行为的影响,比较了Ni-Al系和Fe-Al系涂层的抗高温氧化性能.同时介绍了Cr-Al、Si-Al和Pt-Al 3种改性铝化物涂层的研究进展,包括制备方法、微观结构及抗高温氧化和腐蚀性能.最后,展望并总结了高温防护涂层的发展趋势.     

Influence of Pt on Oxidation Behavior of CoNiCrAlY Alloy

利用扫描电镜、维氏硬度计、X射线衍射和能谱分析研究了CoNiCrAlY合金及添加3%、5%Pt(质量分数)改进的CoNiCrAlY合金组织、硬度及恒温氧化行为。结果表明:Pt在合金中形成了一种β-(Ni,Pt)Al相,显著改变了合金的组织;Pt的添加使得合金的硬度有了略微的提高;Pt促进了亚稳态的θ-Al2O3向稳态α-Al2O3的相转变,降低合金的氧化速率,Pt还抑制了β-相的消耗及内氧化的产生,提高了合金的抗氧化性能。     

Oxidation of multicomponent two-phase alloys

The high-temperature corrosion behavior of two-phase alloys presents a number of differences compared to that of single-phase alloys. These differences are mainly a consequence of the limitations that the presence of two phases impose on the diffusion of the alloy components. In this review, it is shown that the exclusive scale formation of the more stable, slow-growing oxide is more difficult on a two-phase alloy, requiring a higher concentration of the more reactive alloy component than for a corresponding single-phase alloy. The main types of corrosion behavior for binary two-phase alloys are also considered, showing that if diffusion in the alloy is slow the scale structure will closely reflect that of the starting material. When diffusion in the alloy is not negligible, the scale structure becomes similar to what forms on single-phase alloys. The oxidation of two-phase ternary alloys is shown to be even more complex than the two-phase binary alloys. The principal added complexity compared to the binary alloys is that diffusion in the ternary alloys may also occur in the presence of two metal phases, as a result of an extra degree of freedom in the ternary system. The oxidation behavior of two-phase ternary alloys is discussed in the context of a number of recent experimental results.     

Ag-Cu-Al-Y合金在Na2S溶液中的腐蚀行为研究

采用腐蚀失重法研究了Ag-Cu-Al-Y合金在Na2S溶液中的腐蚀动力学行为,利用金相(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)等手段分析了合金腐蚀前后显微组织,探讨了Ag-Cu-Al-Y合金在Na2S溶液中的腐蚀机理。结果表明,添加稀土Y能明显改善Ag-Cu-Al的抗硫化腐蚀性能,其中添加0.03at%Y的银合金具有最小的硫化腐蚀速率。在Ag-Cu-Al-Y合金的硫化腐蚀过程中,腐蚀优先发生在晶界处,腐蚀过程首先形成保护性的致密氧化物层(Y2O3和Al2O3),阻碍氧、硫离子进一步扩散;随着氧化层的逐步剥落,氧、硫离子迅速扩散进入合金内部,并优先与Cu反应形成Cu2S。腐蚀产物内层组织主要为致密氧化物层,外层疏松组织为氧化物和硫化物共存组织。     

激光熔覆制备高熵合金涂层的研究进展

激光熔覆技术具有高的冷却速度、低的稀释率、涂层与基体冶金结合等优点,采用激光熔覆技术制备耐磨性和耐腐蚀好的高熵合金涂层是近几年高熵合金领域的研究热点之一。首先概括了激光熔覆技术制备的高熵合金体系及组织结构特征,大多高熵合金涂层以固溶相为主,少数合金涂层形成了非晶相,与熔炼制备高熵合金块体材料相比,涂层组织具有均匀、细小致密等特点。然后介绍了涂层的性能特征,涂层具有较高的硬度、良好的耐磨性,同时指明高耐磨性涂层不仅具有高的硬度,同时还需要具有一定的塑韧性。涂层合金中大多包含有Al、Cr、Si和Co等形成稳定氧化膜的元素,呈现优异的抗腐蚀性能。随后重点概述了合金元素（Al、Mo、V、Ti、B、Ni、Nb和Cu等）、熔覆工艺参数（激光功率、扫描速度和预制层粉末厚度）和热处理工艺对涂层组织结构和性能的影响规律。其中,熔覆工艺参数对涂层组织结构和性能的影响研究相对较少,将是未来研究的重点内容之一。最后对激光熔覆技术制备高熵合金涂层存在的问题和未来的研究方向做了展望。     

Oxidation of ruthenium aluminide-based alloys: The role of microstructure and platinum additions

The cyclic oxidation behavior of six RuAl-based alloys was studied in air over the temperature range of 1000–1300 °C. Oxidation kinetics were influenced by microstructure as well as the addition of platinum. Single phase RuAl-based alloys formed a layered oxide structure during oxidation. The presence of the δ-Ru-rich eutectic along grain boundaries strongly accelerated the oxidation process. A single phase Pt-containing RuAl-based alloy exhibited the highest oxidation resistance.     

显微组织对Cu—Cr—Ni合金高温氧化行为的影响

研究了两种单／双相Cu-Cr-Ni合金的高温氧化行为。结果表明,合金氧化动力学偏离抛物线规律,其瞬时抛物线速率常数随时间延长而降低。两种合金表面氧化膜的结构差别较大,单相合金表面形成－连续的Cr2O3层,双相合金表面氧化膜外层是一边疆的CuO层,Ni和Cr的氧化发生在合金内部,这种合金与氧化物共存的混合内氧化与经典的内氧化明显不同,氧化层最里面形成了一连续的CrO3膜,抑制了合金的进一步氧化。     

电镀Al-Mn合金及后续阳极氧化对镁合金防护性能的影响

为提高镁合金的耐腐蚀性能,采用无机熔盐电镀技术在镁合金表面电镀铝锰合金,其后在草酸溶液中对铝锰合金镀层进行阳极氧化处理,以制备耐蚀性优良的阳极氧化膜。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等对阳极氧化膜的微结构进行表征,采用电化学测试方法对阳极氧化膜的耐腐蚀性能进行评价。结果表明,Al-Mn合金镀层在草酸溶液中形成的阳极氧化膜主要由稳态的α-Al2O3和亚稳态的γ-Al2O3所组成,并含有少量的MnO2及Al(MnO4)3,该阳极氧化膜具有很强的绝缘特性,其腐蚀电流密度较Al-Mn合金镀层下降了约3个数量级,较基体镁合金下降了约6个数量级,极大地提高了镁合金的耐腐蚀性。     

TA16和TA17钛合金在高温高压水中的腐蚀行为研究

研究了TA16和TA17钛合金在高温高压中性水质中的电化学行为、均匀腐蚀行为和应力腐蚀行为.结合SEM和XPS分析技术,分析了腐蚀后合金表面形貌和氧化膜的组成.研究结果表明:在高温高压中性水质中,两种钛合金具有很好的耐腐蚀性能,TA16钛合金的钝化性能、抗均匀腐蚀和抗应力腐蚀性能均优于TA17合金,腐蚀后两种钛合金表面生成了表层由TiO2组成、内层由TiO2、Ti2 O3和TiO组成的致密氧化膜.     

Effect of Nb on oxidation behavior of high Nb containing TiAl alloys

The isothermal oxidation behavior of Ti-45Al-8Nb and Ti-52Al-8Nb alloys at 900 °C in air was investigated. The early oxidation behaviors were studied by using XPS and AES. And the microstructure and the composition of the oxidation scale were studied by using XRD and SEM. The results show that the oxidation behavior of TiAl alloy is significantly improved by Nb addition. Nb substitutes for Ti in TiO₂ as a cation with valence 5, and thus to suppress TiO₂ growth. The (Ti,Nb)O₂-rich layer is a dense and chemically uniform which is more protective than the TiO₂ layer. Nb addition also lowers the critical Al content to form an external alumina. Nb₂Al phase is formed in the metallic matrix at the oxide–metal interface on the high Nb containing TiAl alloys.