高熵合金在焊接领域当中的应用分析

高熵合金与传统的合金在设计、合成与制备上存在非常大的不同,特指由五种或更多种类的等量或大约等量的金属,共同形成的合金。这使得高熵合金得以具备更加优越的综合性能,如耐腐蚀、耐高温、高温抗氧化和强度及耐磨方面的性能,都有综合性的提升,可以在诸多领域当中得到有效的应用。而随着高熵合金的推广,以及高熵合金应用的增多,高熵合金的焊接必将成为一个备受关注的问题,因为焊接会对高熵合金的性能发挥和推广应用,产生非常深远的影响。文章简要介绍了高熵合金的概念及主要特性,基于实际工作经验与相关研究资料,就高熵合金在焊接领域当中的应用,进行了分析、探讨。     

难熔高熵合金的研究进展

难熔高熵合金的高温性能优异,极具发展潜力。从制备工艺、处理工艺、力学性能和腐蚀性能等方面对难熔高熵合金的研究进展进行了综述,并对其应用前景进行展望。     

高熵合金的特点及研究现状

介绍了多主元高熵合金的定义、性能及应用,重点综述高熵合金的研究现状,并指出其发展方向.     

高熵合金复合涂层研究现状及展望

高熵合金涂层能在经济实用的基础上发挥高熵合金的优良综合性能,但其强化方式主要为固溶强化,强化效果有很大局限性,因此有必要在高熵合金涂层中引入硬质颗粒实现复合增强,从而得到性能更加优良的高熵合金复合涂层。综述了制备高熵合金复合涂层的主要技术,如激光熔覆技术、等离子熔覆技术和氩弧熔覆技术,重点介绍了直接添加和原位合成硬质颗粒增强高熵合金复合涂层的研究现状,分析了其组织与结构,并分别从硬度、耐磨性、耐腐蚀性和抗高温氧化性这几个方面论述了硬质颗粒对高熵合金复合涂层性能的影响,最后针对高熵合金复合涂层研究中存在的问题进行了总结和展望。     

高熵合金激光选区熔化研究进展

近年来,高熵合金以其多主元成分、独特的组织和许多优异的性能在各个领域引起了极大关注。这种基于"构型熵"设计的新型合金,有望突破传统合金的性能极限,已经成为材料科学发展新的热点和方向之一。传统的电弧熔炼技术限制了高熵合金复杂结构件的制备及其工业化应用,新兴的增材制造技术已成为当前复杂金属构件制备中最具前景的制造方法之一。综述了高熵合金激光选区熔化技术的研究进展,包括工艺、优化和应用等,并对高熵合金未来的工业化应用提出了展望。     

高熵合金激光选区熔化研究进展

摘要：近年来,高熵合金以其多主元成分、独特的组织和许多优异的性能在各个领域引起了极大关注。这种基于“构型熵”设计的新型合金,有望突破传统合金的性能极限,已经成为材料科学发展新的热点和方向之一。传统的电弧熔炼技术限制了高熵合金复杂结构件的制备及其工业化应用,新兴的增材制造技术已成为当前复杂金属构件制备中最具前景的制造方法之一。综述了高熵合金激光选区熔化技术的研究进展,包括工艺、优化和应用等,并对高熵合金未来的工业化应用提出了展望。     

高熵合金研究进展

高熵合金突破了传统合金成分的限制,通过调配多种组元的排列组合和含量,赋予了高熵合金高强度、高韧性、高硬度、低温韧性、耐腐蚀和抗辐照等优异的力学性能和功能性能,在众多领域表现出了巨大的应用潜力。高熵合金目前主要有三个代表性的种类:以3d过渡族金属为主的Cantor合金（CoCrFeMnNi）;以难熔金属为主的Senkov合金（NbMoTaW）;以铝镁钛等轻质元素为主的低密度高熵合金（AlMgLiZnCu, AlMgZnCuSi, AlZrTiNbMo）。本文从高熵合金的概念出发,详细介绍了高熵合金的制备工艺,讨论了如何制备具有高强度?高塑形、优秀磁性能?力学性能以及高强度?高导电性、轻质?高强度等优异综合性能的高熵合金,并对高熵合金未来的发展趋势进行了展望。     

车用不锈钢表面激光原位合成FeCrCoNi涂层组织及耐磨性

为提升车用316不锈钢的表面硬度及耐磨性,采用激光熔覆原位合成法在316不锈钢表面制备FeCrCoNi高熵合金涂层。分别对FeCrCoNi高熵合金涂层的相组成、元素分布、显微硬度及耐磨性进行研究。结果表明：原位合成制备的FeCrCoNi高熵合金涂层无裂纹、气孔等缺陷,与基材呈现良好的冶金结合。FeCrCoNi高熵合金涂层由单一的FCC相组成,涂层组织为树枝晶。各元素分布均匀,无明显偏析。FeCrCoNi高熵合金涂层的截面平均显微硬度约为283.7 HV,相较于316不锈钢基体提升了约50%。FeCrCoNi高熵合金涂层的平均摩擦因数分别为0.377和0.438,比磨损率分别为2.27×10^-5mm³/N·m和6.17×10^-5mm³/N·m,FeCrCoNi高熵合金涂层的磨损率降低了70%。FeCrCoNi高熵合金涂层的磨损机制为磨粒磨损。     

间隙原子掺杂高熵合金的研究进展

分析了间隙原子C、N、O、B对高熵合金组织和性能的影响;总结了四种间隙原子含量及其产生的固溶强化、晶粒细化、第二相强化作用对高熵合金组织及性能等方面影响,大量的研究表明,在高熵合金体系中掺杂间隙原子不仅可以调控相结构组成（促进/抑制相变,析出第二相颗粒）,还可以改变其形变机制（TWIP、TRIP效应）以实现材料的强韧化.其有效利用既可以拓宽高熵合金的设计思路,也可以有效降低航空材料的制备成本.最后提出了含间隙原子的高强高韧高熵合金组织结构设计研究的新方向：（1）了解不同类型高熵合金的掺杂机理,建立更适合高熵合金体系的固溶强化模型;（2）找出合适的间隙原子及其掺杂量来调节高熵合金微观结构和力学性能.研究设计掺杂不同间隙原子的高熵合金有望揭示不同间隙原子对其相结构、形变机制和力学性能的影响,具有重要的科学及工程实践意义.     

高熵合金焊接性研究现状与展望

高熵合金作为一种新型的合金材料，相比于传统合金具有更加优异的力学性能、抗高温氧化性能、耐腐蚀性能、耐磨性能、磁学性能和抗辐射性能。当高熵合金作为结构材料时，其焊接性是必须要考虑的重要因素。不同的焊接方法由于焊接原理不同，其能量输入、能量密度和最高焊接温度等参数在不同尺度上存在着较大差异，会显著影响焊接接头的微观组织和力学性能。总结了近年来采用不同方法焊接/连接高熵合金同种或异种材料的研究现状，分析了母材状态、焊接方法、工艺参数和焊后热处理等因素对焊接接头组织演化和力学性能的影响。进一步对高熵合金焊接性研究方面存在的问题进行了总结，并对未来研究重点进行了展望。     

FeCrVTa0.4W0.4高熵合金氮化物薄膜的微观结构与性能

实验利用单靶射频磁控溅射技术,在单晶硅基底上,制备了两个系列FeCrVTa_0.4W_0.4高熵合金氮化物薄膜,即FeCrVTa_0.4W_0.4氮化物成分梯度多层薄膜和(FeCrVTa_0.4W_0.4)N_x单层薄膜,其中,多层薄膜用于太阳光谱选择性吸收薄膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、纳米力学探针、原子力显微镜(AFM)、紫外?可见分光光度计、接触角测量仪和四探针测试台对FeCrVTa_0.4W_0.4高熵合金氮化物薄膜进行微观结构分析以及性能表征。结果表明:在不通入氮气时,薄膜为非晶结构,当氮气含量升高后,转变为面心立方固溶体结构;当表层氮气流量为15 mL·min?1时,FeCrVTa_0.4W_0.4氮化物多层薄膜及单层薄膜均具有最佳的力学性能,其中,多层薄膜的硬度为22.05 GPa,模量为287.4 GPa,单层薄膜的硬度为22.8 GPa,模量为280.7 GPa,随着表层氮气含量的继续增加,力学性能下降;FeCrVTa_0.4W_0.4氮化物成分梯度多层薄膜在300～800 nm波长范围内均具有太阳光谱选择吸收性,当氮化物薄膜层数较少时具有较好的疏水性;(FeCrVTa_0.4W_0.4)N_x单层薄膜随着氮气含量的增加,薄膜方块电阻增加。      

间隙原子对高熵合金组织及性能影响的研究现状

高熵合金作为一种新型的合金体系,虽然其组成元素复杂,但能形成简单的固溶体,具有许多异于传统合金的结构和性能特征,其研究近年来成为热点。间隙原子可以溶入基体晶格间隙产生固溶强化,与合金元素结合形成细小弥散强化相,以及降低层错能,改变位错运动方式等,从而改善高熵合金性能。文章在论述高熵合金组织结构特性的基础上,分析了间隙原子C、N、O、B对高熵合金相形成规律、强化机理、塑性变形机制的影响,总结了间隙原子含量及其产生的固溶强化、晶粒细化、第二相强化作用对高熵合金组织性能等方面影响的研究进展,最后提出了含间隙原子的高强高韧高熵合金组织结构设计研究的新方向。      

铸态共晶高熵合金的研究进展

铸态共晶高熵合金在室温下的力学性能受到其化学成分、相组成和微观组织形貌的影响,是选用恰当的共晶高熵合金以适应于复杂服役环境的重要判据.文中通过调研近年来共晶高熵合金的相关文献,概述了共晶高熵合金的研究现状,按化学元素和共晶组织的相组成特点对共晶高熵合金进行了分类,即主要由FCC相+B2/BCC相组成的AlCoCrFeN...     

Al1.5Co4Fe2CrCux高熵合金的电磁吸波性能

高熵合金由于其在恶劣环境中的适用性以及对电磁场的多种衰减机制,使其在吸波领域具有巨大的潜在优势和广阔的应用前景。因Cu元素具有优异的延展性和导电性而被广泛应用,添加Cu元素以探究不同Cu含量下Al_1.5Co₄Fe₂CrCu_x (x=0.5, 1.0, 1.5, 2.0;摩尔比)高熵合金的吸波性能。结果表明,通过机械合金化制备的Al_1.5Co₄Fe₂CrCu_x高熵合金为片状、粒状和椭球状,具有软磁特性;饱和磁化强度随着Cu含量的增大逐渐减小,矫顽力则逐渐增大;同时,添加Cu元素有助于形成大长径比的粉末颗粒,调节合金粉末的磁性能和电磁性能,进一步增强合金粉末的介电损耗能力。当x=1.0时,Al_1.5Co₄Fe₂CrCu高熵合金粉末具有最高的衰减系数,在1.50 mm的较薄厚度下其最小反射损耗为-16.50 dB, 1.70 mm厚度下其在Ku波段的有效...     

选区激光熔化CoCrFeNi-X高熵合金的研究进展

CoCrFeNi高熵合金因其单一稳定的面心立方固溶体结构,具有优异的塑性变形能力和较高的屈服强度,已成为众多追求高韧性制件研究的热门体系之一。同时选区激光熔化技术因其成形尺寸灵活和超快加热冷却速率,具备传统制备方式不可比拟的优势。通过梳理近些年选区激光熔化技术成功制备出的CoCrFeNiX高熵合金体系,首先针对8种不同合金体系的相结构和组织形貌,分析了组织结构对力学性能的影响;其次针对3种采用不同工艺参数制备的CoCrFeNi-X高熵合金成形件,分析制备工艺对成形密度及力学性能的影响;最后就合金成分设计对CoCrFeNi-Alx、CoCrFeNi-Mn两种主流合金体系做了详细研究现状分析。期望对采用选区激光熔化技术制备CoCrFeNi-X体系高熵合金的实验研究和工业应用提供一定的理论指导。     

600℃高温钛合金的研发

近年来,随着航空航天事业的发展,高温钛合金的研究与应用受到了越来越多的关注。目前,各国研发的600℃高温钛合金主要有IMI834、Ti-1100、BT36、BT18Y、Ti60和Ti-600合金等,其中,前4种已获得工业应用。首先概述了600℃高温钛合金的合金化特点,指出未来高温钛合金仍将向着成分多元化方向发展,稀土元素的应用是研究重点方向之一。接下来对几种典型的高温钛合金的性能特点、室高温力学性能进行了重点介绍,最后展望了其未来重点发展的方向。     

Research on Bulk-metallic Glasses and High-entropy Alloys in Peter K. Liaw’s Group and with His Colleagues

Bulk-metallic glasses (BMGs) and high-entropy alloys (HEAs) have attracted extensive attention in the field of metallic materials research for several decades due to their extraordinary properties. Many scientists and researchers have significantly contributed to developing new classes of metallic alloys, such as BMGs and HEAs, for various applications. Liaw’s group and his colleagues have focused on the fundamental understanding of unique features, structures, and properties in BMGs and HEAs as well as the development of new types of metallic materials. In this article, we summarized the research work of Liaw’s group and his colleagues by reviewing relevant papers. The goal is to provide an understanding of the current research progression in BMGs and HEAs while further encouraging young and junior researchers to be involved in the field of structural materials research pertaining to these classes of exotic alloy systems.

     

Order and Disorder in Amorphous and High-Entropy Materials

Order and disorder are important principles in materials science in which entropy is a measure of disorder in a system. For example, recently developed high-entropy alloys and amorphous alloys have drawn interest based on the ability to design their disorder to bring out different material characteristics. High-entropy alloys are controlled by chemical disorder, whereas amorphous alloys are governed by topological disorder. There is often a need to increase disorder or entropy in these materials to satisfy certain complex performance requirements. Here, we examine the roles of order, disorder, and entropy in amorphous and high-entropy alloys. Several key research topics are summarized, including high-entropy films, high-entropy ceramics, and high-entropy alloys. Moreover, there remain questions about the role of entropy stabilization in high-entropy ceramics. Here, we also report three novel porous light-weight high-entropy nitrides based on the NbTiAlSi system. Our findings clarify the general role of entropy in high-entropy ceramics.

     

Microstructures and properties of CoCrCuFeNiMox high-entropy alloys fabricated by mechanical alloying and spark plasma sintering

CoCrCuFeNiMox (x values in molar ratio, x?=?0, 0.2, 0.4 and 0.8) high-entropy alloys were prepared by mechanical alloying and spark plasma sintering method. The effects of Mo addition on microstructure and mechanical properties were investigated. The X-ray diffraction (XRD) result showed that the addition of Mo into CoCrCuFeNi high-entropy alloy (HEA) changed the original phase constitution from FCC to FCC?+?σ?+?μ and the peak intensity of (1 1 1) shifted to the left and decreased steadily. The field emission scanning electron microscope confirmed that the Cu-rich second FCC phase disappeared and the σ phase with a tetragonal structure expanded as the Mo content was increased. Additionally, a high density of dimple-like features were seen in CoCrCuFeNi HEA while typical quasi-cleavage facets could be observed from the fracture surfaces of the HEAs with the addition of Mo. The Mo0.8 alloy showed a good wear resistant and appropriate strength with fracture strain 22.70%, fraction coefficient 0.65, hardness 530?HV and compressive strength 1448?MPa.

Special theme block on high entropy alloys, guest edited by Paula Alvaredo Olmos, Universidad Carlos III de Madrid, Spain, and Sheng Guo, Chalmers University, Gothenburg, Sweden.