退火温度对CoCrFeNiAl高熵合金组织与性能的影响

用传统铸造法制备了CoCrFeNiAl高熵合金,研究了不同退火温度对合金组织及性能的影响。结果表明,铸态的CoCrFeNiAl高熵合金为面心立方晶体结构(FCC)和体心立方晶体结构(BCC)的混合结构;随退火温度的升高,合金的晶体结构转变为FCC+BCC+Ordered BCC的混合结构;当合金温度达到800℃时,在枝晶之间开始析出AlNi_3、CrFe金属间化合物,合金的晶体结构转变为FCC+BCC+Ordered BCC+AlNi_3+CrFe的混合结构。CoCrFeNiAl高熵合金具有较高的硬度,并随着退火温度的升高,合金的硬度逐渐增大,硬度最高为463 HV0.2。CoCrFeNiAl高熵合金具有较好的室温压缩性能,铸态合金的压缩断裂强度、压缩率分别可达2275 MPa、18.8%。随着退火温度的升高,塑性逐渐降低,但强度逐渐增加,经600℃退火后,具有最佳的室温压缩性能,压缩断裂强度、压缩率分别为2631 MPa、12.5%。     

Al_xCoCuFeNi高熵合金的组织结构与力学性能

设计并制备了AlxCoCuFeNi系列高熵合金,系统研究了合金的组织结构及力学性能。结果表明,当x0.85时,合金为单一的FCC晶体结构;随Al含量的增加,合金的晶体结构转变为以BCC为主及少量FCC的混合结构;当x2.35时,合金形成了单一的BCC结构。Cu促进合金形成FCC结构,而Cr则利于形成BCC结构,然而,当合金体系中同时含有等摩尔比的Cu、Cr两组元时,Cu对合金结构的影响远大于Cr,从而使合金易于形成FCC结构。AlxCoCuFeNi高熵合金的组织形貌随Al含量的增加,由树枝晶形貌向等轴晶转变,合金的硬度也显著增加。     

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。     

CoCrFeNiTiAlx高熵合金的组织演变及其力学性能研究

采用真空电弧炉熔炼法制备了CoCrFeNiTiAl_x高熵合金(x=0、0.25、0.5、0.75、1、1.5、2,x为摩尔比)。研究了Al含量对于CoCrFeNiTiAl_x高熵合金相结构和力学性能的影响。结果表明:CoCrFeNiTi合金为FCC晶体结构。随着Al含量的增加,晶体结构开始向BCC晶体结构转变。CoCrFeNiTiAl_x合金的显微组织为树枝晶组织,枝晶区富含Co、Ni、Ti和Al元素,枝晶间富含Cr和Fe元素。CoCrFeNiTiAl_x展现出优异的室温力学性能,当x=0.5时性能最佳,枝晶区显微硬度为829HV、枝晶间显微硬度为952HV、抗压强度为2.023GPa、弹性模量为21.29GPa。     

CoCrFeMnNiCu_x高熵合金的微观组织及力学性能

采用真空电弧炉制备了CoCrFeMnNiCu_x高熵合金,研究了不同Cu含量对该体系高熵合金的微观组织及力学性能的影响。结果表明,高熵合金的微观组织为树枝晶,合金的枝晶富含Co、Cr、Fe,而枝晶间富含Ni、Mn。Cu易偏析于枝晶间,添加Cu并没有使合金晶体结构发生改变,仍为FCC结构。随着Cu含量的增加,合金的抗压强度及显微硬度先增大后减小,但增减幅度很小。当x=0.8时,合金的抗压强度和硬度达到最大值。含Cu的6组元高熵合金的抗压强度及显微硬度明显高于不含Cu的5组元高熵合金。     

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。     

V、Ti、Si、Zr对CoCrFeMnNi高熵合金组织与性能的影响

通过制备Co Cr Fe Mn Ni X(X=V,Ti,Si,Zr)高熵合金,研究了原子尺寸差异δ与合金的组织、相结构和磨损性能之间的关系。研究结果表明:随着δ值增大,合金的XRD衍射强度逐渐降低,合金由FCC单相结构过渡到FCC+BCC双相结构;随着δ值的增大,对应合金的摩擦因数降低,硬度和磨损性能提高。当δ值大于11.40%时,合金的显微组织、相结构、硬度和磨损性能均发生显著变化,δ=11.40%为Co Cr Fe Mn Ni X高熵合金组织和性能发生突变的阈值。     

热处理对AlFeCrCoNiMo高熵合金微观组织与硬度的影响

利用真空电弧熔炼法制备了AlFeCrCoNiMo高熵合金。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、硬度仪,研究了退火对高熵合金的微观组织及硬度的影响。结果表明:铸态以及退火后的合金是树枝晶结构,枝晶间是由Cr_9Mo_(21)Ni_(20)和NiCoCr金属间化合物组成的共晶结构;随着退火温度的升高,FCC相逐渐减少,并会析出新的金属间化合物;合金的微观应力表现出先增大后减少的变化趋势;合金的硬度随着退火温度的升高先升高再降低,合金的应力与硬度的变化趋势一致,当退火温度达到800℃时,合金的硬度达到最大。     

Al_xFeCrCoNi_(1-x)合金组织结构及摩擦磨损性能研究

研究不同含量Al、Ni的AlxFe Cr Co Ni(1-x)(x=0.2,0.4,0.5,0.6,0.8)多主元高熵合金的组织结构及其对摩擦磨损性能的影响。结果表明:随着x的增加,合金的组织结构由单一的fcc相逐渐转变为单一的bcc相,合金的硬度和磨损性能也随之提高。这主要是因为合金的高熵效应抑制了金属间化合物的形成,从而形成简单的固溶体结构。     

激光熔覆AlxCoCrCuFeNi高熵合金涂层组织与耐磨性

利用激光熔覆技术在45钢基体表面制备AlxCoCrCuFeNi(x=0.5,0.75,1.0,1.25,1.5)高熵合金涂层,研究了 Al元素含量对涂层组织结构、相组成、硬度及耐磨性的影响规律,重点分析了非平衡凝固快冷条件对高熵合金涂层形核的影响机制.AlxCoCrCuFeNi涂层具有BCC和FCC结构,随Al元素含量的增加FCC逐渐向BCC转变,高熔点Fe,Cr元素偏聚于BCC相中,Cu元素以富Cu相形式存在.涂层硬度随Al含量的增加而增大,合金体系为Al1.5CoCrCuFeNi时硬度达到最大为807.3HV0.2,耐磨性与硬度呈正相关性.激光熔覆非平衡快冷条件抑制了金属间化合物等有序相的形核、生长,有利于高熵合金固溶体相的形成.     

Al含量对Al_xCoCrFeNi系高熵合金组织和耐蚀性能的影响

通过真空电弧熔炼方法制备Al_xCoCrFeNi系高熵合金(HEAs,x=0.5,1.0,1.5,2.0),分析了不同Al含量对合金物相组成和显微组织的影响,同时研究了合金在模拟海水中的耐蚀性能。结果表明:Al_xCoCrFeNi系高熵合金均由简单的FCC或BCC相组成,无脆性金属间化合物相生成;当x=0.5时,合金主要为FCC相;随着Al含量的增加,合金相结构由FCC相向BCC相转变,显微组织由树枝晶向等轴晶转变,并且逐渐细化;Al_xCoCrFeNi系高熵合金的腐蚀是典型的点蚀机制,随Al含量的增加,HEAs在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性变差,主要是由于合金中富Ni、Al的有序BCC相的析出与其余相形成了大量的微观腐蚀电池,使得有序BCC相严重侵蚀。因此,降低Al含量有利于提高Al_xCoCrFeNi系高熵合金的耐蚀性。     

等离子熔覆AlCoCrCuFeNiMnV_(0.2)C_x高熵合金的组织结构

利用等离子熔覆技术在Q235钢板上制备Al Co Cr Cu Fe Ni Mn V0.2Cx(x=0,0.02,0.05,0.1,0.2,摩尔比)高熵合金熔覆层,采用XRF、OM、SEM、XRD、显微硬度计等分析了熔覆层的合金成分、微观组织、物相结构以及显微硬度。结果表明,熔覆层基体组织均为典型的树枝晶结构,由FCC+BCC固溶体组成,枝晶为BCC相,枝晶间为FCC相。当x为0.05~0.2时,熔覆层组织中有大量VC相在枝晶内析出,其形态多呈十字状和多边形颗粒状。由于碳的固溶强化作用和VC的析出相强化作用,随着碳含量的增加,熔覆层显微硬度呈增大的趋势,当x=0.2时,显微硬度达到572.4 HV。     

热处理对CoCrFeNiMo高熵合金组织与硬度的影响

用真空电弧熔炼法制备了CoCrFeNiMo高熵合金,研究了退火温度对合金组织及硬度的影响。结果表明,铸态合金的晶体结构以FCC为主,同时夹杂Cr9Mo21Ni20和CrFe4少量金属间化合物;铸态合金的组织形貌为树枝晶组织,在枝晶间分布着类似于共晶组织的片层状结构,随退火温度升高,合金中FCC相逐渐减少,共晶相逐渐增多,最终形成了类似于过共晶的组织形貌;合金的硬度随退火温度的升高先增大后减小,但铸态与退火态的合金的硬度相差不大,说明此合金具有较高的热稳定性以及较好的高温使用性能。     

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%。     

Al、Ni对AlCoCrFeNiTi_(0.5)高熵合金组织结构的影响

研究了偏析元素Al、Ni的含量对Al Co Cr Fe Ni Ti0.5高熵合金组织结构的影响。采用XRD和SEM对该合金的组织进行了检测,分析了混合熵、混合焓、原子半径差、平均价电子浓度变化与组织结构变化的影响规律。结果表明:Al元素含量减小,合金中析出了FCC相,且合金组织形貌影受响明显;Ni元素含量减小,合金中BCC相衍射峰的强度增大;Al、Ni元素含量同时降低,合金中析出了σ相等金属间化合物相,且合金硬度增大。     

退火处理对AlCoCrFeNi高熵合金组织结构及性能的影响

运用X射线衍射仪、扫描电镜和室温压缩实验等测试手段,研究了退火处理对Al Co Cr Fe Ni高熵合金组织结构和力学性能的影响。结果表明:Al Co Cr Fe Ni合金在700℃和800℃退火时,合金晶体结构为BCC相和少量金属间化合物,900℃时合金析出一种棒状的FCC相和枝晶内调幅分解相,在晶界上生成长链状的FCC相。退火处理后其室温压缩强度较铸态时有所提高;塑性700℃和800℃有所下降,而900℃则有所提高,最高达11.4%。     

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...     

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。     

碳含量对激光熔覆CoCrFeMnNiCx高熵合金涂层摩擦磨损和耐蚀性能的影响

采用激光熔覆技术在 45 钢基体上制备了不同碳含量(等摩尔比)的 CoCrFeMnNiC_x( x = 0,0. 03,0. 06,0. 09, 0. 12,0. 15)高熵合金涂层。 通过 X 射线衍射(XRD)、扫描电镜( SEM)、HVS-1000A 型显微硬度计、RST5000 型电化学工作站、UMT-2 型摩擦磨损试验机等表征和测试手段研究了不同碳含量对激光熔覆 CoCrFeMnNiC_x 高熵合金涂层物相结构、显微硬度、摩擦磨损及耐腐蚀性能的影响。 结果表明,当碳含量 x 由 0 逐渐增加至 0. 09 时,高熵合金相结构由 FCC 固溶体转变为 FCC 固溶体和 M23C6 相共存,合金微观组织变得细小;熔覆层硬度由 183. 20 HV_{0. 2} 增加至 223. 48 HV_{0. 2} ; 涂层的摩擦因数降低,耐磨性能变强;腐蚀电位由-469 mV 增大至-348 mV,腐蚀电流密度由 14. 95 μA·cm^-2 减小为 2. 29 μA·cm^-2 ,耐腐蚀性增强。 当碳含量 x 由 0. 09 逐渐增加至 0. 15 时,合金相结构再次转变为 FCC 固溶体,且合金微观组织恢复粗大状态;熔覆层硬度与耐腐蚀性降低,但耐磨性能却先减弱后增强。 合金在碳含量为 0. 09 时,硬度最高且耐腐蚀性能最强;在碳含量为 0. 15 时,耐磨性最强。     

FeCoNiMnB_x高熵合金微观组织及力学性能的研究

采用真空电弧熔炼技术熔炼了FeCoNiMnB_x(x=0,0.0 5,0.1,0.15,0.20)高熵合金,然后对合金的微观组织及其力学性能进行测试。结果表明,未加入B元素时,合金组织具有单一FCC结构。当B含量≥0.05at%时,组织由基体FCC相+B_2Co_3组成;当B含量从0.05at%增加到0.20at%时,该合金的硬度逐渐增加,B含量为0.20at%时,该合金的硬度达到最大,为274 HV。