微量硼元素的添加对AlCoCrFeNi多主元合金显微组织和性能的影响（英文）

研究微量硼元素对AlCoCrFeNiBx(x=0,0.01,0.02…0.09,0.10,x为摩尔分数)高熵合金微观组织和性能的影响。AlCoCrFeNi高熵合金呈现典型的等轴晶结构,晶内伴随着明显的成分偏析。然而,随着硼元素的添加,合金呈现明显的树枝晶结构。在树枝晶内可以观察到典型的调幅分解结构。晶体结构也随着硼元素的增加由B2+BCC结构转变为B2+BCC+FCC的混合结构;合金硬度呈先升后降趋势,由HV 486.7升高至HV 502.4,最后降低至HV 460.7;压缩断裂强度在x=0.08前呈上升趋势,之后呈下降趋势;合金呈软磁性,其矫顽力和饱和磁化强度均随着硼元素含量增加而下降,表明硼元素对合金软磁性有提高作用。     

AlCoCrFeNiB_x(x=0,0.1,0.25,0.5,0.75,1.0)高熵合金的微观结构与性能（英文）

研究了硼元素对AlCoCrFeNiB_x(x=0,0.1,0.25,0.5,0.75,1.0,x为摩尔百分比)高熵合金微观组织和性能的影响。AlCoCrFeNi高熵合金呈等轴晶结构,晶内伴随着明显的成分偏析,在等轴晶内可以观察到典型的调幅分解结构。然而,当x=0时,合金却转变为树枝晶结构。随着硼元素的进一步添加,树枝晶以及调幅分解结构都开始逐渐消失,并在晶体中形成大量的硼化物;晶体结构也由B2+bcc结构转变为B2+bcc+fcc的混合结构,最终转变为B2+bcc+fcc+硼化物的混合结构;合金硬度HV呈先降后升的趋势,由4860 MPa降低至4607 MPa,最后又升高至6157 MPa,其中x=0.1时合金硬度最低;抗压缩断裂强度呈明显的下降趋势,在硼元素含量达到0.75时,合金试样甚至在弹性变形阶段即发生了脆性断裂;本系列合金均呈现软磁性,其矫顽力和饱和磁化强度均随着硼元素含量的增加而下降,而下降到矫顽力显示出硼元素对合金的软磁性有提高作用。     

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。     

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。     

B对FeCoCrNiSiBx高熵合金激光熔覆层组织和硬度的影响

采用激光熔覆制备了FeCoCrNiSiB_x高熵合金熔覆层,利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度计研究微量硼元素(摩尔比x=0、0.02、0.04、0.06、0.08)对FeCoCrNiSiB_x高熵合金熔覆层组织和硬度的影响。结果表明:无B高熵合金涂层组织主要为胞状晶。B的添加会促进枝晶的生成,逐渐形成鱼骨状树枝晶,但过量的B会破坏枝晶完整性,形成蠕虫状晶。此外,高熵合金熔覆层组织为FCC和BCC双相结构,B元素的添加会形成大量0.1~2.6 μm的Cr₂B第二相,有助于提高熔覆层硬度,其中x=0.06时激光熔覆层的硬度最高,约为537 HV0.2。     

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。     

CrFeMnVCu系高熵合金的微观组织和性能

本文在CrMnFeV四元合金的基础上添加奥氏体形成元素Cu元素,同时降低Mn元素含量,并采用电弧熔炼+铜模吸铸工艺制备了CrMnFeVCu系高熵合金,并系统研究了合金的成分设计和元素配比对高熵合金组织和性能的影响机理。结果表明,CrMnFeV四元合金由BCC固溶体和极少量B2颗粒组成,CrMnxFeVCu0.2x （x= 0.3、0.5、0.7、1）合金由BCC结构的树枝晶相和FCC结构的枝晶间相组成,且随着Cu含量的增加,FCC枝晶间相的体积分数和尺寸逐渐增大,相形态从颗粒状逐渐转变为长条状和块状。压缩试验表明,CrMn0.3FeVCu0.06合金的屈服强度最高（1273 MPa）,且塑性优异（εf = 50.7%）,随着Cu含量的增加,合金的力学性能逐渐降低,这主要归因于CrMnxFeVCu0.2x合金中主要的强化机制是位错强化和第二相强化,而FCC相尺寸的增大会降低第二相强化的效果。     

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。     

Al含量对Al_xCoCrFeNiTi_(0.5)激光涂层组织和耐磨性的影响

采用激光熔覆法制备Al_xCoCrFeNiTi_(0.5)(x=0.2,0.5,1.0,1.5)高熵合金涂层,研究Al含量对涂层组织、硬度及耐磨性的影响。结果表明,随铝含量x变化,相结构由FCC变成BCC结构,并且生成Al_(80_Cr_(13)Co_7和Al95Fe4Cr复杂相。当Al含量增加到1.0时,出现典型调幅分解组织,枝晶和枝晶间成分分布较均匀。随Al含量增加,硬度值提高,最高达到989HV0.5。Al1.0CoCrFeNiTi_(0.5)的耐磨性与U75V相比,磨损量减少了25%,摩擦系数减小了29%。     

FeCrMnAlCux高熵合金的组织与性能

采用真空电弧熔炼炉制备FeCrMnAlCu_x(x=0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0)高熵合金,采用XRD、SEM、TEM、显微硬度仪、电子万能试验机和摩擦磨损实验机检测分析了Cu含量的变化对合金相结构、显微组织、压缩性能、硬度、耐磨性的影响。结果表明：FeCrMnAlCu_x高熵合金为典型的树枝晶组织,由BCC结构的枝晶组织、FCC结构的枝晶间组织及枝晶内析出的具有BCC结构的纳米级析出物构成。随着Cu含量的增加,合金微观组织中的枝晶组织含量减小,枝晶间组织含量增大;BCC结构的枝晶组织中弥散析出的第二相颗粒对合金的强度和硬度有着重要的影响,抗压强度和屈服强度在x=1.0时达到最大(分别为1230.2 MPa和960.5 MPa),合金的压缩变形率在x=2.0时达到最大值20.68%;随着Cu含量的增加,合金的硬度先增加后减少,合金硬度在x=0.5时达到最大值421.4HV,此时合金的摩擦性能最好,其磨损率为2.25×10^-5 mm³/(N·mm)。     

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。     

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。     

退火处理对CoCrFeNiB0.05Ti0.6高熵合金组织与力学性能的影响

采用机械合金化法制备CoCrFeNiB_0.05Ti_0.6高熵合金粉末,通过粉末冶金法制备了CoCrFeNiB_0.05Ti_0.6高熵合金。随后将烧结试样分别在450、650、850℃退火处理12 h。利用X射线衍射仪分析CoCrFeNiB_0.05Ti_0.6高熵合金退火前后的相结构;通过SEM和EDS分析CoCrFeNiB_0.05Ti_0.6高熵合金退火前后的微观组织形貌和元素分布情况;通过HXD-1000维氏硬度计和WDW-200万能试验测试机测量试样维氏硬度和压缩强度。结果表明,烧结态合金主要为FCC相伴随少量的HCP和Laves相;随着退火温度升高,BCC与硼化物等新相相继生成,Cr元素由浅灰色树枝晶向深灰色枝晶间的扩散程度逐渐增大,B元素与其它元素构成新的硼化物。烧结态合金为树枝晶与枝晶间组织,退火后枝晶间组织占比增大,树枝晶减少。CoCrFeNiB_0.05Ti_0.6...     

Effects of V Addition on Microstructural Evolution and Mechanical Properties of AlCrFe2Ni2 High-Entropy Alloys

The effects of vanadium addition on the microstructural evolution and mechanical properties of AlCrFe₂Ni₂ high-entropy alloy (HEA) were investigated. The results showed that the AlCrFe₂Ni₂V_0.2 HEA was composed of FCC phase, disordered BCC phase, and ordered BCC (B2) phase. With the increase in vanadium content, the formation of FCC phase was inhibited, and a transition from FCC phase to BCC phase occurred. The FCC phase disappeared completely when the value of x exceeds 0.4 in AlCrFe₂Ni₂V_x HEAs. Besides, the amplitude-modulated microstructure morphology transformed from a B2 phase matrix with dispersed BCC nano-phase into an alternating interconnected B2 and BCC phases. Vanadium element has the function of stabilizing BCC phase and B2 phase in AlCrFe₂Ni₂V_x alloys. The hardness of AlCrFe₂Ni₂V_x alloys increased from HV 332.4 to HV 590.7, while the yield strength increased from 765 to 1744.6 MPa with increasing vanadium content, which was mainly due to the decreasing content of FCC phase and the solid solution strengthening of vanadium element. At the same time, the compression ratio of the alloys decreased with the disappearance of the FCC phase. Among the alloys, the AlCrFe₂Ni₂V_0.2 alloy possessed the most excellent comprehensive mechanical properties with yield strength, fracture strength, and compressive ratio 1231.1, 2861.9 MPa, and 44.5%, respectively.     

A Novel Series of Refractory High-Entropy Alloys Ti_2ZrHf_(0.5)VNb_x with High Specific Yield Strength and Good Ductility

A series of Ti_2ZrHf_(0.5)VNb_x( x = 0, 0.25, 0.5, 0.75 and 1.0) refractory high-entropy alloys were prepared to investigate the alloying effect of Nb on the microstructures and mechanical properties.All the alloys displayed a simple BCC structure.The microstructures of the alloys changed from the initial single-phase columnar structure( x = 0) to dendrite microstructure( x 0).At room temperature, all the alloys exhibited high ductility(with the compressive strains of more than 50%).With the increase in Nb content, the yield strength slightly decreased from 1160 to 980 MPa and the hardness dropped from 338 to 310 HV.Moreover, the alloys exhibited low density from 6.47 to 6.84 g/cm~3 and high specific yield strength(SYS) from 143 to 179 kPa m~3/kg.The comprehensive performance of ductility and SYS was superior to most of the reported highentropy alloys.The yield strength of the alloys increased from 405 to 859 MPa and from 85 to 195 MPa with the addition of Nb element at 873 K and 1073 K, respectively.     

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。     

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.     

原位合成多元硼化物对Al0.5CoCrCuFeNiBx高熵合金硬度与耐磨性能的影响

本文研究了Al0.5CoCrCuFeNiBx (x=0-1)的组织、相组成、硬度及耐磨性能。并预测了Al0.5CoCrCuFeNiBx (x=0-1)中简单固溶体形成规律。未添加硼元素的合金具有简单FCC固溶体结构。添加硼元素后,合金由简单FCC固溶体及多元硼化物组成。硼以硼化物形式析出,没有固溶到FCC固溶体中,因而添加硼对FCC固溶体的晶格常数无影响。硼化物的析出使合金的硬度提高,并且硬度随着硼含量的增加而呈线性增加。当硼含量x?0.4时,合多的磨耗阻变化不明显,但当硼含量x?0.6时,合金的磨耗阻抗随着硼含量增加而呈线性增加。 随着硼含量的增加,合金的磨损机制由粘着磨损转变为氧化磨损。合金硬度与耐磨性能的提高是高硬度的粗大硼化物与韧性的FCC固溶体基体共同作用的结果。     

Microstructure and Room-Temperature Mechanical Properties of FeCrMoVTi<Subscript><Emphasis Type="Italic">x</Emphasis></Subscript> High-Entropy Alloys

FeCrMoVTi _x (x values represent the molar ratio, where x = 0, 0.5, 1.0, 1.5, and 2.0) high-entropy alloys were prepared by a vacuum arc melting method. The effects of Ti element on the microstructure and room-temperature mechanical properties of the as-cast FeCrMoVTi _x alloys were investigated. The results show that the prepared alloys exhibited typical dendritic microstructure and the size of the microstructure became fine with increasing Ti content. The FeCrMoV alloy exhibited a single body-centered cubic structure (BCC1) and the alloys prepared with Ti element exhibited BCC1 + BCC2 mixed structure. The new BCC2 phase is considered as (Fe, Ti)-rich phase and was distributed in the dendrite region. With the increase of Ti content, the volume fraction of the BCC2 phase increased and its shape changed from a long strip to a network. For the FeCrMoV alloy, the fracture strength, plastic strain, and hardness reached as high as 2231 MPa, 28.2%, and 720 HV, respectively. The maximum hardness of 887 HV was obtained in the FeCrMoVTi alloy. However, the fracture strength, yield stress, and plastic strain of the alloys decreased continuously as Ti content increased. In the room-temperature compressive test, the alloys showed typical brittle fracture characteristics.