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.     

粉末冶金法制备Al x CuFeNiCoCr高熵合金及其性能

采用粉末冶金法制备了Al_xCuFeNiCoCr高熵合金。研究了铝含量对合金性能和组织的影响,并讨论了合金制备过程中晶粒性能的变化。结果表明,在球磨过程中合金晶粒细化,且合金晶粒尺寸随Al含量的增加而增大。在烧结过程中,合金中会产生新的晶粒,并首先吸收一定热量形成含Al的金属间化合物。在1200 ℃加热2 h后,获得具有简单晶体结构的相,证实了高熵合金的形成。根据获得的能谱,合金组成均匀,合金化程度高。然而,随着Al含量的增加,出现了少量具有高Al含量的高对比度区域。合金具有良好的高温抗氧化性能和抗电化学腐蚀性能。随着铝含量的增加,合金的高温抗氧化性能提高。当Al含量为1mol%时,自腐蚀电压为-235 mV。随着Al含量的增加,硬度也增加。结果表明,当Al含量为1mol%时,合金具有最佳综合性能。     

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)。     

纳米晶AlxCrCoNi高熵合金薄膜的组织结构及耐腐蚀性能

选用高纯Al靶和CrCoNi靶,采用磁控溅射共沉积的方法制备了不同Al含量的Al_xCrCoNi(x=0.08、0.3和0.7)高熵合金薄膜。对薄膜的表面形貌、成分及内部微观结构进行了表征,并采用纳米压痕及电化学测试分析了薄膜的力学性能和腐蚀性能。结果表明：Al_xCrCoNi薄膜均表现出较好的均匀性和致密性,且随着Al含量的增加,薄膜的微观结构由纳米晶结构逐渐转变成纳米晶和非晶混合的双相结构;在相同的纳米压痕测试条件下,Al-0.3薄膜的硬度值最高。电化学测试结果表明,Al-0.7薄膜的腐蚀电流密度最低,拟合电路的总电阻最高,表现出较为优异的耐腐蚀性能。理论分析可知,一定体积分数的非晶可以有效提高薄膜的硬度,且非晶的存在可以有效阻碍腐蚀离子的扩散,因此显著改善薄膜的耐腐蚀性能。     

(NiAl)63-xV20Cr17Bx共晶高熵合金的组织和性能

采用非自耗真空熔炼炉制备了一组非等摩尔比的高熵合金(NiAl)_63-xV₂₀Cr17B_x(x=0、0.2、0.4、0.6、0.8和1.0,摩尔比),通过XRD、EPMA、万能材料试验机等手段研究了B含量对合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,(NiAl)₆₃V₂₀Cr₁₇合金为B2+BCC双相共晶结构,属于海藻状共晶枝晶,规则的片层共晶被不规则的片层共晶包围。随着B含量增加,(NiAl)_63-xV₂₀Cr₁₇Bx合金的微观结构由片层状共晶结构(x=0)转变为亚共晶结构(x>0.4),纳米沉淀物(含M₂B化合物)在初生相上析出。合金硬度先增加后减小,断裂强度和断裂应变持续增大。当x=0.8时,高熵合金具有良好的综合力学性能,其硬度(HV)为556,屈服强度为1 523 MPa,断裂强度为3 348 MPa,断裂应变为34.5%。     

冷轧和退火对Ni40(FeCoCrAl)60高熵合金组织与性能的影响

研究了高温退火和二次退火对冷轧后Ni₄₀(FeCoCrAl)₆₀高熵合金组织和性能的影响。结果表明,铸态合金由FCC+BCC双相组成。冷轧并再结晶后,合金保持稳定的相结构,FCC相由树枝晶转变为等轴晶,BCC相位于FCC相之间和FCC相之内。铸态合金的屈服强度和抗拉强度分别为450 MPa和870 MPa,伸长率为40%。室温冷轧后合金强度显著升高,屈服强度和抗拉强度分别是铸态合金的2.9倍和1.7倍,伸长率降至4%。再结晶退火使屈服强度和抗拉强度分别降为590 MPa和820 MPa,伸长率为12%。     

AlxCrFeNiMn高熵合金的组织和性能

采用水冷铜坩埚悬浮熔炼与铜模吸铸相结合的方法制备了直径为3mm的Al_xCrFeNiMn(x=0、0.25、0.5、0.75)系高熵合金,通过X射线衍射、光学显微镜、扫描电镜、室温压缩试验、硬度测试等探索了不同铝含量、热处理温度和时间对AlxCrFeNiMn系高熵合金微观组织及力学性能的影响。结果表明,铸态Al_xCrFeNiMn(x=0、0.25、0.5、0.75)系合金的塑性变形基本相近,保持在34%左右,且铸态Al_(0.75)CrFeNiMn高熵合金的显微硬度、规定塑性延伸强度与抗压强度分别为524.15HV0.3、765.86MPa与3236.69MPa;不同温度和时间的热处理结果表明:Al_(0.5)CrFeNiMn具有更为细小且分布均匀的等轴晶,获得硬度最大值729.37HV0.3,并保持较大的塑性变形(30.33%),具有优良的力学性能。     

高熵合金FeCoCrNiB0.2Mox激光熔覆层抗冲蚀性能

为改善钢材表面耐冲蚀性能,采用激光熔覆的方法在Q235基体上制备了高熵合金FeCoCrNiB_0.2Mo_x(x = 0,0.5,1)涂层,使用光学显微镜观察了熔覆层的组织;利用X射线衍射仪分析了合金熔覆层的相组成以及晶格畸变;使用维氏硬度计和自制冲蚀设备,研究了Mo对熔覆层硬度和耐冲蚀性能的影响. 结果表明:FeCoCrNiB_0.2Mo_x熔覆层由树枝晶组成,层间还可以观察到细晶区;由于激光熔覆较快的冷却速率抑制了金属间化合物的析出,高熵合金FeCoCrNiB_0.2Mo_x激光熔覆层完全由单相BCC固溶体组成;FeCoCrNiB_0.2Mo_x激光熔覆层硬度可达600 HV0.2以上;熔覆层耐冲蚀性能优良,冲蚀失重速率小于2.25 × 10?4 g/h;并且随着Mo元素含量的增加,涂层的晶格畸变增加,固溶强化效果更加显著,使得熔覆层硬度上升,因此FeCoCrNiB_0.2Mo_x熔覆层的抗冲蚀性能上升;FeCoCrNiB_0.2Mo_x系列涂层的冲蚀破坏主要以塑性微切削和锻压挤压为主.     

Al0.8CoCrFeNiTi0.2高熵合金铸态及退火态组织和性能研究

采用真空电弧熔炼法熔炼出Al0.8CoCrFeNiTi0.2高熵合金,并在600 ℃、800 ℃、1000 ℃下进行了真空退火热处理。利用X射线衍射仪（XRD）、光学显微镜（OM）、电子探针（EPMA）、硬度计、万能试验机以及电化学工作站对合金铸态和不同温度退火态的微观组织结构、硬度、压缩机械性能和在3.5wt.%的NaCl溶液、0.5mol/L的H2SO4溶液中的耐蚀性进行了研究。组织分析表明退火处理使合金的相组成和组织形貌都发生了改变,铸态下合金由BCC和FCC两相固溶体组成, 600 ℃、800 ℃和1000 ℃退火态下合金由BCC、FCC和σ相三相组成,800 ℃退火态中σ相析出最多。随着退火过程的进行,铸态下的单相固溶体树枝晶转变为了细小层片状的两相混合组织。在800 ℃及以下温度范围,退火温度越高,混合组织越细小,成分均匀性越好。但1000℃退火态有大块状单相固溶体析出,导致元素偏析重新加剧。硬度试验和压缩试验结果表明合金在铸态和三种温度退火态下都有较高的硬度、屈服强度、断裂强度和塑性变形量,表现出了良好的综合机械性能和抗回火软化能力。800 ℃退火态的硬度、屈服强度和断裂强度最高,铸态的塑性最好。电化学腐蚀试验表明铸态和三种温度退火态下的合金在3.5% NaCl溶液和0.5mol/L H2SO4溶液中都表现出了良好的耐蚀性, 800 ℃退火态的耐蚀性最好。     

再结晶温度对Cr20Mn10Fe30Co30Ni10高熵合金组织及性能的影响

将Cr₂₀Mn₁₀Fe₃₀Co₃₀Ni₁₀高熵合金均匀化、室温冷轧后,研究再结晶温度对其组织和性能的影响。结果表明：轧制态的合金相结构为FCC+HCP两相结构,900℃以下回复再结晶处理后,仍保留大量HCP相,随着再结晶温度的升高,HCP相逐渐减少,部分晶粒开始发生回复再结晶,强度降低;当温度达到900℃时,已经发生完全回复再结晶,HCP相消失,生成细小多边形等轴晶粒,塑性大幅提升。采用600℃中温回复再结晶可以获得异质组织结构,从而实现Cr₂₀Mn₁₀Fe₃₀Co₃₀Ni₁₀高熵合金良好强韧性匹配。     

球磨时间和热压温度对粉末冶金Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf-2Cr合金显微组织和室温力学性能的影响

采用粉末冶金法制备了Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf-2Cr合金,研究了粉末球磨时间（5、10、20 h）及热压烧结温度（1500、1600 ℃）对合金组织和室温力学性能的影响。结果表明：热压烧结后的合金由Nb基固溶体NbSS、Ti基固溶体TiSS和硅化物Nb5Si3三相组成。随着球磨时间的延长,Nb5Si3和TiSS的含量增加,而NbSS的含量减少。室温硬度随球磨时间延长和热压烧结温度的升高而提高,20 h/1600 ℃热压烧结合金硬度值最高,HV硬度达到11500 MPa。1500和1600 ℃热压烧结下合金的断裂韧性随着粉末球磨时间的延长均呈下降的趋势,5 h/1500 ℃热压烧结合金断裂韧性值最高,为10.14 MPa·m1/2。     

Microstructure and mechanical properties of FeCoCrNiMn high-entropy alloy produced by mechanical alloying and vacuum hot pressing sintering

FeCoCrNiMn high-entropy alloys were produced by mechanical alloying (MA) and vacuum hot pressing sintering (VHPS). Results showed that the nano-crystalline alloy powders were obtained by MA and the corresponding phase structures were composed of FCC matrices and low amounts of BCC and amorphous phases. After VHPS, the BCC phases almost disappeared, simultaneously with the precipitation of σ phases and M₂₃C₆ carbides. An increase of sintering temperature resulted in grain growth of the precipitated phases. As the sintering temperature was increased from 700 to 1000 °C, the strain-to-failure of the alloys rose from 4.4% to 38.2%, whereas the yield strength decreased from 1682 to 774 MPa. The bulk FeCoCrNiMn HEAs, consolidated by VHPS at 800 °C and 900 °C for 1 h, showed relatively good combination of strength and ductility.     

粉末冶金TiAl基合金及其力学性能的研究进展

综述了粉末冶金法制备TiAl基合金的几种方法，包括预合金粉末法、元素粉末法、自蔓延高温合成、放电等离子烧结等方法，介绍了采用粉末冶金方法制备TiAl基合金的力学性能的研究，指出当前粉末冶金TiAl基合金制备中存在的问题及研究重点。     

表面刻蚀粉末冶金黄铜的微观结构和防结蜡性能研究

目的原油运输中管道结蜡问题严重影响正常的生产运输,通过表面刻蚀的方法,获得具有超亲水性的粉末冶金黄铜表面,从而达到良好的防结蜡性能。方法结合不同刻蚀时间下的表面微观结构、粗糙特性和润湿特性,对防结蜡性能进行系统研究。采用Fe Cl3溶液,刻蚀粉末冶金黄铜试样不同时间,通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜对刻蚀表面的成分和形貌进行分析,利用接触角测量仪测量样品表面润湿性,最后对刻蚀后的黄铜进行防结蜡测试。结果表面刻蚀过程实为"脱锌",在试样表面形成了微纳米级颗粒粗糙结构。随着刻蚀时间的延长,最大轮廓高度Rz相应增大。与未刻蚀试样相比,刻蚀后的试样表面水接触角大幅降低,防结蜡性能显著提升。当刻蚀时间为120 min时,水接触角远小于30°,粉末冶金黄铜表面达到超亲水状态,防结蜡测试后,约80%表面为干净的原始表面,几乎没有石蜡吸附。结论刻蚀表面的亲水成分和棱锥状铜单质颗粒组成的微细粗糙结构,使得其在水相中形成稳定的"水膜",这层水膜可以有效阻止油相中石蜡的析出与沉积,达到良好的防结蜡效果。     

激光烧结/等温锻造TC17粉末钛合金的组织与性能

采用激光烧结(LS)+等温锻造复合工艺制各出优质粉末TC17钛合金材料,并研究了工艺过程对合金组织性能的影响.结果表明:激光烧结后的TC17合金微观组织主要由粗大β柱状晶粒组成;经相变点上、下等温锻造及热处理后,激光烧结的魏氏组织能够被有效地破碎,显微组织主要由条状和细小等轴a相组成;仅经相变点以下等温锻造及热处理后,合金组织主要由细小等轴a相组成,但由于变形不均,仍存在有少量的原始β晶粒边界.经过等温锻造、熟处理后,激光烧结合金的室温强度变化不大,但塑性大大提高,强度和塑性得到了良好地匹配.     

粉末冶金Ti—NdAl合金烧结行为及组织性能的研究

用元素混合法研究了粉末冶金Ti-NdAl合金的烧结致密化行为及力学性能。结果表明,粉末冶金Ti-NdAl合金中由于稀土元素钕的存在,其烧结过程中出现液相,同时稀土钕对钛粉末表面氧有净化作用,二者促进了粉末钛的致密化过程。烧结密度可以达到99％以上。显微组织分析表明,粉末烧结Ti-NdAl合金是单相。相,随着钕含量的增加,晶粒细化。该合金烧结态试样中存在生长孪晶。对粉末冶金Ti-NdAl合金的室温力学性能检测结果表明,随着稀土钕含量的增加,Ti-NdAl合金室温拉伸强度不变,而塑性得到大幅度改善。Ti-1．6％Nd0．4％Al合金的强度为728MPa,延伸率为15％。     

粉末冶金Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金组织演变及其力学行为

采用粉末冶金法对不同球磨时间的Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金机械合金化粉末塑变行为,热压烧结材料的微观组织结构和力学行为进行了研究。研究结果表明：塑性良好的Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V粉末随着球磨时间增加首先变形为大尺寸的片状、后经持续的加工硬化破碎成絮状;热压烧结能够制备微观组织可控晶粒细化的Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金,合金由单一的Nbss相构成,Ti、Al、Cr、V元素固溶引起Nb晶格尺寸减小0.0685 ?;随着球磨时间增加合金晶粒明显细化进而显著提高了合金的维氏硬度和室温压缩强度,其变化符合材料硬度和强度的Hall-Petch规律。粉末冶金制备Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金的各项力学性能明显优于熔铸法制备合金。     

高能球磨结合粉末冶金法制备碳纳米管增强7055Al复合材料的微观组织和力学性能

采用高能球磨结合粉末冶金工艺制备了碳纳米管(CNT)含量(体积分数)分别为0、1%和3%的CNT/7055Al复合材料。采用OM、SEM、TEM以及拉伸实验等方法研究了CNT/7055Al复合材料的CNT分布、晶粒结构、近界面结构及力学性能,分析了复合材料的强化机制和各向异性。结果表明,CNT/7055Al复合材料为无CNT的粗晶区与富集CNT的超细晶区组成的双模态晶粒结构;CNT在Al基体的超细晶区中分散良好,CNT-Al界面干净清洁,界面反应产物少;3%CNT/7055Al复合材料沿挤压方向的抗拉强度达到816 MPa,但延伸率仅为0.5%。细晶强化和Orowan强化是CNT/7055Al复合材料主要的强化机制。由于CNT沿不同方向的增强效率不同以及粗晶条带组织的存在,复合材料表现出比基体合金更强烈的各向异性,在垂直挤压方向的拉伸性能要弱于沿挤压方向的拉伸性能。     

粉未冶金高铝锌基合金性能的研究

采用金属粉末、空气中液相烧结的方法制备了粉末冶金高铝锌基ZA27合金。结果表明,在410～435℃烧结2h时,425℃时烧结体的摩擦系数最小,耐磨性最好,随着烧结时间的增加,摩擦系数减小,耐磨性提高,在425℃烧结4h、5h时,烧结体的耐磨性与铸造ZA27合金相比有显著提高。