退火处理对3D打印CoCrFeMnNi高熵合金组织和性能的影响

采用选区激光熔化(SLM)工艺制备了等原子比CoCrFeMnNi高熵合金,并对试验合金分别进行了650 ℃×1 h和900 ℃×1 h的退火处理。结合微观组织分析、拉伸性能分析和断裂特征分析,研究了退火工艺对SLM制备的CoCrFeMnNi高熵合金组织和力学性能的影响。结果表明:打印态试样屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为672 MPa、751 MPa和34.3%。650 ℃×1 h退火处理后,屈服强度、抗拉强度和伸长率略微降低,分别为583 MPa、718 MPa和33.5%。900 ℃×1 h退火处理后屈服强度和抗拉强度分别降低至494 MPa和707 MPa,伸长率提高至46.6%。断口呈典型的韧窝特征,变形机制均为纳米孪生。     

增材制造制备AlxFeCoCrNiMn(x=0,0.75)异种高熵合金的焊接性能研究

文中使用激光熔化沉积(Laser melting deposition, LMD)技术制备了FeCoCrNiMn和Al_0.75FeCoCrNiMn这2种高熵合金,并采用激光焊技术对2种材料进行了焊接。对母材和焊缝进行了微观组织分析,并对焊缝进行了力学性能测试。结果显示：焊缝处的微观组织与母材差异较大,并且焊缝处的硬度降低,拉伸时易在焊缝处断裂。     

增材制造VNbTiSi轻质难熔共晶高熵合金的组织及力学性能

高熵合金与增材制造技术的结合,为极端服役环境下结构复杂部件的一体化制造提供了新的思路。采用激光熔化沉积(LMD)技术成功制备了VNbTiSi轻质难熔共晶高熵合金,通过显微组织分析筛选出最佳激光功率参数,并对试样进行了室温及高温压缩性能测试。结果表明：VNbTiSi轻质难熔共晶高熵合金表现出了优异的打印性能,最佳工艺参数下制备得到的样品在宏观和微观上均没有出现裂纹。在合金底面及沿构建方向,熔池内部与熔池边界(搭接处)均呈现出不同的形貌,熔池内部由柱状的全共晶组织构成,共晶胞为熔池边界出现较为粗大的(Nb, X)₅Si₃初生硅化物相。相比铸态组织,激光熔化沉积使得共晶组织的片层间距显著细化。增材制造合金不仅在1000℃下压缩强度可达640 MPa,在1100℃时依然能够保持高于500 MPa的压缩强度,高温压缩性能显著优于铸态VNbTiSi合金。     

一种高速列车制动盘高熵合金耐磨层组织和性能的研究

目的对磨损后的高速列车制动盘进行修复,以降低列车运营成本。方法采用机械自混粉末,利用激光熔覆工艺制备CrMnFeCoNi高熵合金熔覆层对制动盘进行修复,对熔覆层组织、组成相、耐磨性和耐腐蚀性进行研究。结果最佳实验工艺为:激光功率1000 W,扫描速度5 mm/s,送粉电压7.5 V,对应单道宽度2.42 mm,高度0.44 mm,搭接率50%。激光熔覆过程中存在烧损,造成粉末成分不是等摩尔原子比,最终熔覆层组成相为BCC和FCC两相。熔覆层铸造组织较均匀,生长方向趋于一致,存在一定数量的非晶和纳米级组织。CrMnFeCoNi高熵合金熔覆层可降低材料磨损量,摩擦系数为0.3655,更耐磨;腐蚀电流密度为1.24×10~(-5) A/cm~2,腐蚀速率为0.146 475 mm/a。结论通过激光熔覆工艺制备的高速列车制动盘高熵合金修复层,其耐磨性、耐腐蚀性均优于基体,延长了磨损后制动盘的使用寿命,满足制动盘使用要求。     

免热处理(TiB_(2)+ZrB_(2))/Al-Mg-Mn基复合材料的显微组织与力学性能EI北大核心CSCD

基于交通、航空航天等领域高强韧精密复杂零件免热处理的需求,采用原位生成反应法制备了(TiB_(2)+ZrB_(2))/Al-Mg-Mn基复合材料,对比研究了重力铸造和挤压铸造制备的(TiB_(2)+ZrB_(2))/Al-Mg-Mn基复合材料的微观组织和力学性能。结果表明:原位生成反应法制备的复合材料中生成了大量纳米级的TiB_(2)和ZrB_(2)颗粒。拉伸实验结果表明,挤压铸造复合材料试样的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为296 MPa、185 MPa和12.2%,这些参数比重力铸造成型的Al-Mg-Mn合金分别提高了57%、95%和40%;比重力铸造复合材料分别提高了12%、11%和36%。分析发现,复合材料相比无添加Al-Mg-Mn合金强韧性能更高的原因在于TiB_(2)和ZrB_(2)颗粒协同增强细晶强化作用;而挤压铸造成型的复合材料的力学性能优于重力铸造成型的复合材料的主要原因在于挤压力所致的晶粒细化和Orowan强化作用。     

SLM成形WC/Al基复合材料的显微组织与力学性能

采用物理方法混合纳米WC与AlSi10Mg铝合金粉末,利用选区激光熔化成形技术(SLM)制备WC/Al基复合材料试样。通过金相显微镜、扫描电镜、拉伸试验等对比同种工艺制备的AlSi10Mg试样及WC/Al基复合材料试样的性能,分析纳米WC对其微观组织形成、演变及力学性能的影响。结果发现,复合粉末球形度好,粒度分布均匀。WC/Al基复合材料试样硬度(HV)约为158.9,屈服强度达到337.8 MPa,抗拉强度高达514.0 MPa,相比沉积态试样分别增加了14.6%、4.7%、6.3%。     

激光堆焊Cr MnFeCoNi高熵合金组织与力学性能研究

采用激光堆焊技术在Q235钢上制备了成型良好的CrMnFeCoNi堆焊层,通过XRD,OM,SEM和EDS等分析手段研究了堆焊层的物相结构、微观组织和化学成分;通过硬度测试和拉伸测试表征了堆焊层的力学性能。结果表明,堆焊层内形成了呈树枝晶形貌的FCC单相固溶体。堆焊层内元素分布较均匀,但在枝晶内外存在细微的元素差异,Cr,Fe和Co富集在枝晶内部,Mn和Ni在树枝晶间偏析。堆焊层的硬度由表面至底部缓慢递减,约为180～200 HV0.5。堆焊层的拉伸性能有较强的温度依赖性,当温度从298 K降至77 K时,堆焊层的屈服强度和抗拉强度分别提升了60%和65%,达到了564 MPa和891 MPa,断后伸长率从26%提升到了36%。     

选区激光熔化共晶高熵合金凝固行为

采用选区激光熔化技术(SLM)制备了Fe23.3Co25.1Cr18.8Ni22.6Ta8.5Al1.7共晶高熵合金,研究了工艺参数对凝固组织演化的影响.结果表明:SLM产生的高过冷度是影响共晶高熵合金组织形态变化的主要因素.通过计算共晶和枝晶生长速率与过冷度的关系,发现当过冷度?T>129 K时,面心立方(FCC)相...     

热处理工艺对激光熔化沉积制造JBK-75合金组织及性能的影响

采用激光熔化沉积技术制备JBK-75合金,选取750℃直接时效和1180℃高温固溶+750℃时效两种不同热处理工艺路线,分析了其沉积态的显微结构,对比两种不同热处理态的组织和力学性能。结果表明,沉积态JBK-75合金组织表现为各向异性,存在柱状晶、胞状组织和Ti元素偏聚。直接时效处理JBK-75合金打印组织未发生溶解,打印组织对强化相(γ′相)的析出行为几乎没有影响,但是Ti元素的偏聚促进了晶界有害相(η相)的生成。高温固溶+时效处理JBK-75合金打印组织消失,获得细小均匀的γ晶粒且在晶界未发现η相。高温固溶+时效处理激光熔化沉积JBK-75合金表现出最佳的强塑性配比,抗拉强度为1055 MPa、屈服强度为679 MPa、断后伸长率为29%,达到锻件JBK-75合金热处理态力学性能水平。     

不完全再结晶Fe40Mn10Cr25Ni25高熵合金的室温及低温力学性能

采用冷轧和退火热处理工艺制备了不完全再结晶结构的Fe₄₀Mn₁₀Cr₂₅Ni₂₅高熵合金,分析了合金的室温(298 K)及低温(77 K)拉伸时的力学性能。结果表明,合金具有优良的室温及低温力学性能,合金在低温拉伸时强度和塑性均得到了提高,其室温强度和断后伸长率分别为880 MPa和18%,低温强度和断后伸长率分别为1360 MPa和36%。合金在室温变形以位错滑移为主,低温变形以位错滑移和孪生为主。室温拉伸时,粗晶晶粒先于细晶晶粒变形,导致试样内部产生了应变梯度,提高了合金的加工硬化率,使合金在室温下具有良好的强塑性。低温拉伸时,粗晶晶粒中形成了大量的变形孪晶,从而提高了合金的低温力学性能。     

B含量对FeCrCoNiMn高熵合金组织及力学性能的影响

采用真空电弧熔炼炉制备了FeCrCoNiMnBx高熵合金,并对其微观组织和力学性能进行测试。未加入B元素时,合金组织具有单一FCC结构的胞状晶。B含量≥0.05时(at%),组织由FCC结构和具有树枝状和纳米颗粒状(Cr,Fe)₂B组成。随B含量的增加,合金的抗拉强度逐渐增加,硼含量为0.2(at%)时,合金的抗拉强度达到最大值610 MPa,但延伸率只有7%。B含量为0.1时,合金的综合力学性能最佳,抗拉强度为550MPa,延伸率为20%。故加入适量的B元素能提高高熵合金综合力学性能。     

AlCrCuFeNbxNiTi高熵合金组织与性能研究

采用电弧熔炼制备了AlCrCuFeNb_xNiTi (x = 0, 0.25, 0.5, 1.0)高熵合金,研究不同Nb含量对AlCrCuFeNb_xNiTi高熵合金显微组织和力学性能的影响。研究表明：AlCrCuFeNb_xNiTi (x = 0, 0.25, 0.5, 1.0)高熵合金物相主要包含有序FCC的L2₁相和Laves相,还有少量的BCC(A2)和FCC相;Nb元素的添加能促进Laves相的生成且对Cu元素的偏析具有一定的抑制效果;通过相判据参数计算找到了适合AlCrCuFeNb_xNiTi高熵合金的相形成判据;添加适量的Nb元素能够改善AlCrCuFeNiTi六元高熵合金的力学性能;AlCrCuFeNb_0.5NiTi 高熵合金具有较好的综合力学性能,抗压强度达到1587.4 MPa,硬度达到568.8 HV;Nb元素含量过高时会形成过多的Laves相使合金表现出过早脆化现象。     

激光金属沉积Ti-Zr-Ta合金的制备及其冲击释能特性研究

难熔金属型含能结构材料（ESMs）具有良好的力学性能和优异的冲击释能特性，但由于组元熔点高，利用传统的熔炼铸造法难以制备出大尺寸无缺陷铸件。本研究利用等离子旋转电极雾化制粉技术制备出Ti-Zr-Ta难熔合金粉末，结合激光金属沉积（LMD）技术制备了Ti-Zr-Ta难熔金属型ESMs，并对其组织结构、力学性能和冲击释能特性进行研究。结果表明，利用LMD技术可实现Ti-Zr-Ta难熔金属型ESMs的致密化成型，合金致密度达到98.75%，具有良好的力学性能，其准静态抗拉强度达到1202MPa。弹道枪试验结果表明，在1202m/s的冲击速度下，激光金属沉积Ti-Zr-Ta合金在27 L密闭靶箱内可产生0.144 MPa的准静态压力，释能特性优良。     

In Situ TiC/FeCrNiCu High-Entropy Alloy Matrix Composites: Reaction Mechanism,Microstructure and Mechanical Properties

In situ TiC particles-reinforced FeCrNiCu high-entropy alloy matrix composites were prepared by vacuum induction melting method.The reaction mechanisms of the mixed powder(Ti,Cu and C) were analyzed,and the mechanical properties of resultant composites were determined.Cu_4Tiwere formed in the reaction of Cu and Ti when the temperature rose to 1160 K.With the temperature further increased to 1182 K,newly formed Cu_4Tireacted with C to give rise to TiC particles as reinforcement agents.The apparent activation energy for these two reactions was calculated to be 578.7 kJ/mol and 1443.2 kJ/mol,respectively.The hardness,tensile yield strength and ultimate tensile strength of the 15 vol% TiC/FeCrNiCu composite are 797.3 HV,605.1 MPa and 769.2 MPa,respectively,representing an increase by 126.9%,65.9% and 36.0% as compared to the FeCrNiCu high-entropy base alloy at room temperature.However,the elongation-to-failure is reduced from 21.5 to 6.1 %with the formation of TiC particles.It was revealed that Orowan mechanism,dislocation strengthening and load-bearing effect are key factors responsible for a marked increase in the hardness and strength of the high-entropy alloy matrix composites.     

Microstructure and mechanical properties of NZ30K alloy by semicontinuous direct chill and sand mould casting processes

The Mg-3.0Nd-0.2Zn-0.4Zr (NZ30K) alloys were prepared by direct-chill casting (DCC) and sand mould casting (SMC) processes,respectively and their microstructures and mechanical properties were investigated.The results indicate that casting method plays a remarkable influence on the microstructure and mechanical properties of as-cast NZ30K alloy.The grain size increases from 35-40μm in the billets made by the DCC to about 100-120μm in the billets by the SMC.The aggregation of Mg12Nd usually found at the trip...     

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。     

Effects of Chromium on the Microstructures and Mechanical Properties of AlCoCrxFeNi2.1 Eutectic High Entropy Alloys

In the present study,a series of AlCoCrxFeNi2.1 (x=0,0.25,0.5,0.75,1.0) eutectic high entropy alloys (EHEAs) have been designed and prepared.And the effect of Cr content on the microstructures and mechanical properties of the AlCoCrxFeNi2.1 alloys was systematically investigated.The results indicate that the AlCoCrxFeNi2.1 (x ＞ 0) alloys exhibit almost complete lamellar eutectic microstructures with a mixture structure of FCC and B2 phases.And the AlCoFeNi2.1 alloy without Cr element exhibited a hypoeutectic microstructure with a primary B2 phase.In addition,the eutectic microstructures for AlCoCrxFeNi2.1 eutectic alloys do not change significantly.The room temperature compressive tests results show that with an increase in Cr content (from x =0 to x =1.0),the yield strength will first decrease,and thereafter increase.The trend is the opposite with the fracture strength and plastic strain.They show an increase trend at first,and then decrease.The AlCoCr0.5FeNi2.1 (Cr0.5) alloy shows the best comprehensive mechanical properties.The tensile yield strength,fracture strength,and elongation are 536.5 MPa,1062 MPa,and 13.8％,respectively.Furthermore,the Cr0.5 alloy also displays a high strength with a yield strength of 362 MPa at 700 ℃.In summary,by changing the Cr content,AlCoCrxFeNi2.1 eutectic high entropy alloys with excellent comprehensive mechanical properties were obtained and prepared.     

Nb含量对Fe0.5MnNi1.5CrNb x 高熵合金微观结构和力学性能的影响

采用真空感应熔炼法制备了Fe_0.5MnNi_1.5CrNb_x（x=0,0.05,0.1,摩尔比）高熵合金,并分析了不同Nb含量对其组织和力学性能的影响。结果表明,不含Nb元素的合金具有单相fcc结构,其抗拉强度和断裂延伸率（即延展性）分别为519 MPa和47%。添加少量的Nb(x=0.05)后出现(200)织构和少量Fe₂Nb Laves相,合金的延展性增加到55%,并且抗拉强度增加到570 MPa。当Nb含量增加到x=0.1时,织构减少,而Fe₂Nb Laves相增多,抗拉强度和延展性分别为650 MPa和45%。