粉末冶金FeCoNiCu0.4Al0.4高熵合金的热处理组织与性能

采用机械合金化(MA)与放电等离子烧结(SPS)相结合的方法制备出FeCoNiCu0.4Al0.4高熵合金,研究不同热处理温度对合金显微组织与力学性能的影响规律。结果表明:机械合金化后,FeCoNiCu0.4Al0.4高熵合金形成了单相的FCC固溶体,经1100℃SPS烧结后的块体组织仍为单相FCC结构,其压缩屈服强度、塑性应变和显微硬度分别为1165.1 MPa、45.2%和356.9 HV。经过热处理后,合金组织中生成了新的BCC相,且BCC相的含量随热处理温度的升高先增多后减少,500、600和700℃热处理后BCC相的含量分别为7%、30%和21%(体积分数)。退火态FeCoNiCu0.4Al0.4高熵合金的屈服强度随热处理温度的升高先升高后降低。当BCC相含量增多时,材料的屈服强度和硬度相应地提高,而塑性却显著降低。     

等离子烧结温度对CoCrCuFeNi高熵合金组织及性能影响

本文通过氩气雾化制备CoCrCuFeNi球形粉末,随后在900℃、1000℃、1100℃、1150℃温度下通过放电等离子活化烧结(Spark plasma sintering,SPS),成功制备CoCrCuFeNi高熵合金块体。结果表明：随着烧结温度的升高,材料室温抗拉强度先降低后升高,均匀却延伸率先大幅度提高,随后降低;当烧结温度为1100℃时,材料屈服强度和抗拉强度分别达到379.3MPa和655.6MPa,断后延伸率达21.9%;当烧结温度超过1100℃时,开始出现局部熔化现象,材料内部出现元素明显偏析现象。烧结温度为900℃时,拉伸断口沿球形粉末表面脆性断裂,随着烧结温度提高,断口转变为包含韧窝的韧性断裂。由于高温烧结过程中基体内发生渗碳现象,透射电镜结果表明碳与基体发生反应,形成第二相碳化物。     

热处理工艺对Al0.5CoCrCuFeNi高熵合金显微组织与硬度的影响

采用水冷铜坩埚真空感应悬浮熔炼制备了多组元高熵合金Al_0.5CoCrCuFeNi,研究了不同热处理工艺对合金的显微组织和硬度的影响规律。结果表明,Al_0.5CoCrCuFeNi高熵合金相结构简单,在铸态下由两种不同成分的FCC相组成,枝晶处为贫Cu的FCC1相,枝晶间为富Cu的FCC2相,显微组织为树枝晶形貌,存在一定的枝晶偏析。合金制备态的硬度为255 HV0.5。合金具有良好的热稳定性,随着热处理温度的升高,合金的相结构和硬度均无太大的变化。冷却方式对合金的显微组织和相结构影响不大,但炉冷后合金的硬度比空冷和水冷时高。     

高熵合金的力学性能及功能性能研究进展

高熵合金是21世纪初才问世的新型金属材料。尽管其诞生至今时间较短,但高熵合金因具有多种优异性能、特别是具有优异的力学性能、优异的催化和抗辐照等性能而受到广泛关注。近年来,相关研究已取得了显著进展,很有必要对其研究进展进行梳理。为此,本文简要综述了相关研究成果,并从高熵合金的基本概念、力学性能和功能性能3方面进行概括介绍,以期为高熵合金研究人员提供参考。     

CoCrFeNiNbx高熵合金的研究进展

近十几年来,作为一种研究热门的新型合金,高熵合金已获得了材料界广泛的关注.其中,以等原子比CoCrFeNiMn合金为原型,已报道大量力学性能优异的fcc结构的高熵合金.近几年,由于其优异的铸造成形性能与综合力学性能,共晶高熵合金也逐渐得到科研人员的重视.本工作选取CoCrFeNiNbx合金体系,以析出强化型高熵合金和共...     

AlCoCrFeNiBx 高熵合金微结构与性能

本文系统研究了 B 元素对高熵AlCoCrFeNiBx (x denotes the atomic fraction of B element 0, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75 and 1.0)合金的微结构和性能的影响。其中添加的B元素含量为0.1时AlCoCrFeNi 高熵合金的形貌从等轴晶转变为枝晶形貌。 其中在等轴晶的内部可以观测到调幅分解结构。当 x>0.1时, 枝晶和调幅分解结构都逐渐消失了,但是越来越多的硼化物开始出现了。这个转变归因于 Cr-B 和Co-B之间高的负混合焓.随着B元素的增加, AlCoCrFeNiBx高熵合金的结构从B2 BCC 结构向B2 BCC FCC 结构的转变, 最后形成了 B2 BCC FCC 以及硼化物的混合结构。 随着B元素的添加硬度值从 HV486.0 下降到了 HV460.7, 然后增加到 HV615.7,其中x=0.1时合金的硬度最低。合金的压缩强度随B元素的增加明显下降,当x=0.25时,合金具有最大的压缩强度,但是当x =0.75时, 由于硼化物的大量生成合金在弹性变形阶段就发生了断裂。随着B含量增多合金的矫顽力和饱和磁化强度开始下降. 下降的矫顽力显示合金具有很好的软磁性能。     

高熵合金涂层研究进展

制备各类涂层对材料表面进行强化是提高材料服役性能的重要途径,可根据服役环境要求,在不影响基体性能的前提下,通过调控工艺改变涂层成分、组织结构,从而改善其性能,延长部件的使用寿命.高熵合金及其涂层是近年来材料领域的研究热点,具有优异的强度、韧性、耐蚀性、耐磨性等特点,在表面工程领域的应用发展迅速.通过设计不同体系的高熵合...     

高熵合金中的局域化学有序

高熵合金以其多主组元、高构型熵的设计理念以及优异的性能(例如高强高韧、耐高温和耐辐照等)具有广阔的应用前景,成为近十多年来合金领域内的热点高性能结构材料.从首次发现至今,大多数研究基于经典的理想固溶体假设,然而最新的实验与计算结果显示高熵合金具有局域化学有序,并且会对力学性能产生一定的影响,相关研究在领域内引起了广泛的...     

激光熔覆CoCrCu0.4FeNi高熵合金涂层的微观组织和性能

目的 提高零部件的硬度和耐磨性。方法 采用Ni-Cr-B-Si、Co-Cr-B-Si自熔合金以及Cu粉在Q235钢基体上激光熔覆CoCrCuFeNi高熵合金涂层,激光功率为2.2、2.4 kW,扫描速度为9、12 mm/s,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析涂层的微观组织,并测试了涂层的显微硬度。结果 Cu含量较高的涂层与基体形成了良好的冶金结合,但在涂层中存在严重的Cu偏析现象;Cu含量较低的涂层与基体结合处附近存在少量孔洞缺陷,局部区域具有调幅分解,涂层微观组织主要由树枝晶和枝晶间组成,树枝晶为FCC1,富Cu贫Cr,枝晶间为FCC2,富Cr贫Cu,还存在少量的纳米相,形成了具有C和B间隙固溶的CoCrCu_0.4FeNi高熵合金涂层。熔覆的涂层厚度为2.19～2.58 mm,涂层枝晶厚度为2.2～7.3μm,且枝晶越小,硬度越高。涂层的显微硬度为280～300HV0.2,基体的硬度为110～130HV0.2,约为基体的2.5倍。结论 采用Ni-Cr-B-Si、Co-Cr-B-Si自熔合金和Cu粉激光熔覆了CoCrCuFeNi高...     

共晶高熵合金形成的热力学基础研究

通过收集并总结已报道的18种共晶高熵合金的整体成分和各相成分等信息分别计算了反映其性质的一些参数,包括混合焓、混合熵、吉布斯自由能、原子尺寸失配度、电负性差和价电子数,并从热力学角度分析了这些参数对合金结构的影响规律.发现共晶高熵合金整体成分计算出的混合熵等值均基本满足传统高熵合金形成单相固溶体的结构判据要求(即ΔSm...     

激光熔化沉积CoCrNiNbW高熵合金耐磨及腐蚀性研究

目的 解决Q235钢材料在实际应用中由于磨损、腐蚀导致使用寿命缩短问题,提升Q235钢表面的硬度、耐磨性和耐蚀性。方法 利用激光熔化沉积技术在Q235钢表面制备无裂纹CoCrNiNbW高熵合金涂层。采用扫描电子显微镜、X射线光谱仪、光学显微镜表征其微观组织结构、元素分布和物相成分;采用显微硬度计、试块-试环摩擦磨损试验机分别测试高熵合金涂层和Q235钢的显微硬度和耐磨性能,研究涂层的强化机制和磨损机理;采用电化学工作站测试分析高熵合金涂层和Q235钢的电化学腐蚀行为,研究涂层的耐蚀性和腐蚀机制。结果 CoCrNiNbW高熵合金涂层的微观组织主要由等轴晶组成,涂层中部和底部存在未熔化Nb和W颗粒,起强化相作用;主要物相由富含Co、Ni的FCC相及富含Nb的BCC相组成;高熵合金涂层的平均显微硬度为800HV0.2,约为基材的4倍;涂层的磨损机制以磨粒磨损为主,磨损率为2.315´ 10^–5 g.m^–1,约为基材的1/5;在质量分数3.5%的NaCl溶液中,高熵合金涂层具有更好的耐腐蚀性,腐蚀电阻约为基材的8倍。结论 高熵合金涂层的显微硬度、耐磨性和耐腐蚀性较Q235钢基材有很大提升。     

CoCrFeNi高熵合金在金属氧化物熔盐电脱氧中的形成过程

在1173 K下将金属氧化物在CaCl₂熔盐中进行电脱氧,制备了CoCrFeNi高熵合金。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能量色散X射线能谱（EDS）研究了不同电解时间下金属氧化物转化为高熵合金的相变过程。结果表明,CoCrFeNi高熵合金的形成过程包括快速脱氧和深度脱氧2个阶段。在快速脱氧阶段,在1 h内去除了烧结氧化物球团中93.93%（质量分数）的氧,电流效率达到89.95%。电解结束后,产物的氧含量可达0.26%（质量分数）,电流效率为17.93%。该高熵合金的形成过程可用于指导建立低成本、高效率的电化学路线。     

Deformation Behaviors of an Additive-Manufactured Ni32Co30Cr10Fe10Al18 Eutectic High Entropy Alloy at Ambient and Elevated Temperatures

Eutectic high-entropy alloys (EHEAs) that have superior formability are attractive for direct laser deposition technology. In this study, a regular-shaped bulk Ni₃₂Co₃₀Cr₁₀Fe₁₀Al₁₈ EHEA without apparent pores and micro-cracks was successfully fabricated by direct laser deposition. The as-deposited alloy showed a high tensile strength of 1.3 GPa with a ductility of 35% at ambient temperature and a tensile strength of 320 MPa at 760 °C. The deformation mechanisms of the as-deposited alloy at ambient and elevated temperatures were investigated by coupling the in-situ tensile test with a scanning electron microscope. It is revealed that the excellent combination of strength and ductility originated from the synergic effects of the FCC and B2 phases in eutectic lamellae. And the generation of cracks along phase boundaries restricted its high-temperature strength above 760 °C.     

Microstructure and Properties of Al0.4FeCrNiCo1.5Ti0.3 High Entropy Alloy Prepared by MA-HP Technique

采用机械合金化-真空热压烧结(MA-HP)法制备了Al0.4FeCrNi Co1.5Ti0.3高熵合金。利用XRD、SEM和力学压缩试验机分析Al0.4FeCrNiCo1.5Ti0.3合金的微观组织、相转变以及力学性能。结果表明:经高能球磨10 h,合金中形成了简单固溶体fcc和bcc相,而经过热压烧结的Al0.4Fe Cr Ni Co1.5Ti0.3合金以单一fcc相及2种bcc相(bcc1、bcc2)组成。热压烧结Al0.4Fe Cr Ni Co1.5Ti0.3合金致密度达99.48%,其微观硬度(HV),屈服强度、断裂强度、压缩率分别达到725 MPa,2.13 GPa,2.54 GPa,20.1%,合金优异的力学性能主要是因为合金的固溶强化;断裂模式为解理断裂及塑性断裂的混合机制。     

含铜CoCrMo钴基合金的抗菌特性研究

利用铜离子的抑菌功能,研究了含铜CoCrMo钴基合金的抗菌特性。结果表明,含铜CoCrMo合金具有良好的广谱抗菌性能,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀灭率均在95.7%以上。通过对不同浓度的大肠杆菌的抗菌性能研究表明,含铜CoCrMo合金对1×106cfu/m L以下浓度的大肠杆菌均表现出良好的抗菌性能,随着细菌浓度的升高,抗菌性能迅速下降。对细菌生物膜的观察结果表明,含铜CoCrMo合金可以有效地抑制细菌生物膜的形成,减少表面细菌粘附的数量。电化学试验结果表明,含铜CoCrMo合金与大肠杆菌作用后,Cu离子溶出加快,表现出合金的自腐蚀电位和点蚀电位有所降低。     

TiZrHfNbSc难熔高熵合金组织和力学性能研究

利用真空电弧熔炼设备制备了新型TiZrHfNbSc难熔高熵合金,利用XRD、SEM、DSC等方法分析了合金的显微组织,利用显微硬度计、微控电子万能试验机测定了合金的硬度及力学性能。研究结果表明：TiZrHfNbSc难熔高熵合金为单一无序的BCC固溶体结构,晶格常数a=3.443?,合金密度约为7.16g/cm_³;合金的维氏显微硬度约380,屈服强度σ_0.2=650MPa,压缩变形率达到60%以上,合金的强化机制为固溶强化。     

Cu含量对铁基中熵合金耐腐蚀及抗菌性能的影响

采用水冷铜坩埚磁悬浮真空熔炼炉制备了(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)_99.5?xCu_xAg_0.5 (x=1,2,3,4,5,at%)合金,并对合金试样进行抗菌时效处理,研究Cu含量对合金耐腐蚀性能以及抗菌性能的影响。结果表明,经过固溶时效处理后的中熵合金均为fcc结构,随着Cu含量的提高,fcc1富铁基体上逐渐析出了富Cu和富Ag的fcc2相。合金在3.5%（质量分数）NaCl溶液中的耐腐蚀性能优于AISI304。随Cu含量的增加,腐蚀电流密度先减小而后增加,容抗弧半径先增大后减小,表明合金的耐腐蚀性能先增强后减弱。合金在大肠杆菌悬浮液中的腐蚀速率呈现出先增大后减小的趋势,x=2合金的耐生物腐蚀能力最优,而抗菌性能和腐蚀性能存在倒置关系。富Cu和富Ag的fcc2相能有效提升合金的抗菌性能,x=5合金的抗菌性能最优,抗菌率达到99.94%.