基于特征工程和机器学习的铝基高熵合金稳定性预测

铝基复合材料具有众多优异的性能, 应用前景较好. 以简单稳定相的高熵合金可以作为增强颗粒来制备铝基复合材料, 其各方面力学性能都显著提升. 提出了一种基于结合了特征工程和机器学习的新方法来研究高熵合金相稳定性. 该方法利用特征工程筛选出影响目标属性的重要因素, 然后选择相应的回归方法预测相稳定性. 使用 50% 的数据集进行训练, 并在其余数据集上进行测试验证. 研究结果表明, 该方法在预测高熵合金的相稳定性方面具有较高的准确性($R^{2}$=0.994), 且能辅助找到影响相稳定性的关键因素.     

CrHfNbTaTi和CrHfMoTaTi难熔高熵合金相构成、微观结构及压缩性能

随着工业技术的发展,对高温金属材料的需求日益增长。2010年高温高熵合金的提出,为新型高温合金的设计开发提供了新思路,逐渐成为近年来的研究热点。本文基于广泛研究的HfNbTaTiZr高熵合金,通过元素置换设计了CrHfNbTaTi和CrHfMoTaTi难熔高熵合金,对真空电弧炉熔炼条件获得的铸态试样的相构成、微观结构以及压缩性能进行了系统研究。研究结果表明CrHfNbTaTi和CrHfMoTaTi难熔高熵合金均由BCC和Laves相构成;CrHfNbTaTi的屈服强度从HfNbTaTiZr的926 MPa提升至1258 MPa,并且保留优异的塑性（约15.0%的压缩应变）。本文通过表征与分析CrHfNbTaTi和CrHfMoTaTi难熔高熵合金因元素置换而产生的形貌和成分分布的演变,表明类网状的枝晶间形貌有利于难熔高熵合金压缩性能的提升,而由Mo元素参与形成的枝晶被枝晶间壳层松散包裹结构则降低了CrHfMoTaTi难熔高熵合金的屈服强度并增加了它的脆性。     

FeCr相与AlCo相在AlCoCrCuFeNi高熵合金涂层摩擦过程中的作用分析

采用冷喷涂辅助原位合成方法制备AlCoCrCuFeNi_x(x=0.5,1)高熵合金涂层,对涂层微观组织结构和摩擦磨损性能进行表征和测试.然后采用分子动力学的方法模拟了高熵合金涂层中AlCo相和FeCr相的摩擦过程,模拟分析了高熵合金涂层中AlCo相和FeCr相对高熵合金摩擦性能的影响.结果表明：在相同的摩擦条件下,AlCo相所受到的摩擦力大于FeCr相所受到的摩擦力,AlCo相的磨损量要大于FeCr相的磨损量.AlCo相在摩擦过程中产生了粘附与脱附原子,导致总摩擦力上升,而在FeCr相摩擦过程中,没有发现明显的粘附原子.AlCo相内部产生了明显的位错结构,位错总长度随摩擦距离的增加持续增加,并且在摩擦的最终阶段产生了两种混合位错结构,但是在FeCr相的内部并没有发现位错结构.说明FeCr相对AlCoCrCuFeNi高熵合金涂层的耐磨性能有更大的贡献.     

机器学习在高熵电催化材料中的研究进展

高熵材料(high-entropy material, HEM)是一类具有良好性能的新型材料,以其较好的催化潜力、耐腐蚀性能等特点受到广泛关注.传统的高熵催化剂研究大多局限于各自的知识体系,难以兼容合并,不利于更优异的催化剂的后续研发.机器学习(machine learning,ML)作为一种基于大数据集来建立数理模型、进行研究推理的新兴学科,正逐步成为人们重点关注的人工智能科学分支.通过机器学习建立大数据库可以有效改善传统的研究状况,使研究效率大为提高.机器学习能用于识别定量的组分-结构-性能关系,通过从历史数据中学习而无需通过显式编程来加速电催化剂的设计.对机器学习算法、高熵材料进行了介绍,并阐述了机器学习在设计高熵电催化剂中的应用,讨论了机器学习在高熵电催化剂筛选和预测方面的发展前景.     

FeNiMnCuC0．2Alx高熵合金结构及性能研究

通过高频感应加热在真空下制备FeNiMnCuC0.2Alx(x＝0、0.1、0.2、0.5 mol)高熵合金,对固溶处理后的试样进行结构及性能研究.结果表明, FeNiMnCuC0.2Alx高熵合金具有简单的面心立方结构;添加少量Al(x=0.1、0.2 mol)能细化FeNiMnCuC0.2Alx高熵合金晶粒,但x=0.5 mol时,晶粒又变得粗大;初生树枝状晶富含Fe、Ni元素,Mn、Cu在枝晶间相内有所聚集,C、Al大体上均匀分布于两相中;x=0时, FeNiMnCuC0.2Alx高熵合金具有高的抗压强度(5 218 MPa),x＝0.1 mol时,合金抗压强度(4037MPa)和压缩率(＞75%)均较佳,随Al添加量的继续增加,合金压缩性能有所下降, x＝0.5 mol时,合金表现为脆性断裂.合金晶粒,但x=0.5 mol时,晶粒又变得粗大;初生树枝状晶富含Fe、Ni元素,Mn、Cu在枝晶间相内有所聚集,C、Al大体上均匀分布于两相中;x=0时, FeNiMnCuC0.2Alx高熵合金具有高的抗压 度(5 218 MPa),x＝0     

高熵合金的摩擦学性能研究进展

摩擦学是研究摩擦、磨损和润滑的学科,对结构材料的服役性能有很大影响。正因如此,学者除了不断探索具有优异力学性能的结构材料外,也不断寻求具备高耐磨性能的金属材料。在摩擦学领域,传统的金属材料已经发展成熟,新型耐磨材料亟待开发。近年来,新兴的高熵合金表现出优异的硬度、抗氧化性、抗软化能力,在很大程度上丰富了现有的耐磨合金体系,在未来的新型耐磨材料领域有很大的应用前景。为了系统地剖析高熵合金的摩擦学行为,本文首先介绍了单相、双相和多相高熵合金以及与高熵合金有关的复合材料在室温下的摩擦学特性,进而总结了改善高熵合金耐磨性能的方法。此外,本文还讨论了高熵合金在高温下的耐磨性能,并对其作为耐磨合金的应用与发展作了展望。     

电子束蒸发沉积Al-Fe-Co-Cr-Ni-Cu高熵合金涂层耐蚀性研究

研究电子束蒸发方法在工业常用的钢筋基体表面制备Alx FeCoCrNiCu(x=0.25,0.50,1.00)高熵合金涂层的工艺,探讨了铝含量对涂层耐蚀性的影响,并用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和电子探针(EPMA)等手段对涂层的物相、形貌和化学成分进行分析.结果表明:光滑基底上得到的合金涂层表面平整、分布均匀,膜层致密,随着铝含量的升高,制备的高熵合金涂层的晶体结构由简单的FCC结构转变为FCC和BCC混合结构.极化曲线表明,在0.5mol/L H2SO4溶液和1mol/L NaCl溶液中,高熵合金涂层和304不锈钢相比具有更好的耐蚀性能.此外,Al0.5FeCoCrNiCu高熵合金涂层表现出更全面的耐蚀性和抗孔蚀能力.     

AlCrCuFeNi高熵合金的组织与硬度研究

利用真空电弧炉熔铸等摩尔比的AlCrCuFeNi高熵合金.X射线衍射分析与扫描电镜能谱分析表明,AlCrCuFeNi高熵合金具有面心立方和体心立方结构,合金铸态组织是典型的树枝晶,铬偏聚于晶内,而铜偏聚于枝晶间.AICrCuFeNi高熵合金具有高硬度与耐回火软化特性,铸态硬度为HV490,600℃退火后硬度还维持在HV420;高熵合金的铸态组织比较稳定.     

电沉积制备高熵合金的综述

高熵合金(HEAs)适用于需要优异机械、腐蚀、热和磁性能的工程应用。在过去十年中,电沉积已成为一种很有前途的 HEA 合成技术。 研究的重点是工艺参数对不同 HEA 层沉积的影响及其微观结构对腐蚀和磁性能的影响。 本文对当前文献进行回顾并提供了关于 HEA 以及使用直接和脉冲电沉积合成这些材料的综合信息。 同时阐述了通过电沉积生产 HEA 的研究空白,例如在基于 HEA 的复合结构中使用其他陶瓷颗粒代替氧化石墨烯。     

CoCrMnNiFe 高熵合金成分对力学性能影响机制研究

为探究CoCrMnNiFe高熵合金中成分变化对力学性能的影响,利用分子动力学模拟了主元成分变化对力学性能的影响,同时分析了其微观物理机制。结果发现：Ni含量升高,CoCrMnNiFe高熵合金弹性模量、屈服强度和抗拉强度均逐渐增大;Fe、Mn、Cr含量升高会降低CoCrMnNiFe高熵合金弹性模量、屈服强度和抗拉强度;Co含量变化对力学性能影响较小。此外,还阐明了成分变化影响CoCrMnNiFe高熵合金力学性能的微观物理机制,发现通过调控高熵合金成分可以调控其层错能,从而影响其位错形核能力。     

Al含量对AlxFeNi2.5CrMo高熵合金微观结构与力学性能的影响

针对现有铁素体钢在反应堆压力容器中抗压强度低与低温脆性高的问题,采用真空电弧熔炼法制备了系列AlxFeNi2. 5CrMo高熵合金试样,并利用X射线衍射、扫描电子显微镜、能量散射谱以及力学性能测试等方式分析了Al含量对高熵合金微观结构和力学性能的影响.实验结果表明,制备的AlxFeNi2. 5CrMo高熵合金主要由面心立方主相和少量的Laves相组成,其微观组织呈现出典型的树枝晶和枝晶间结构,且枝晶的分布均匀性随着Al含量的增加而变差;其抗压强度和抗拉强度随着Al含量的增加呈现出先增加后降低的趋势,当Al含量x=0. 2时,高熵合金的抗压强度和抗拉强度达到最大值,分别为3 984 MPa和795 MPa.     

碳钢表面制备高熵合金涂层及其耐腐性研究

在45钢表面制备出FeCoNiCrAl高熵合金涂层。OP、SEM和XRD分析表明,与具有BCC固溶体结构的铸态FeCoNiCrAl高熵合金电极不同,FeCoNiCrAl涂层具有BCC和FCC混合结构。在NaCl(3.5wt.%)溶液中的耐蚀性表明,制备有FeCoNiCrAl高熵合金涂层的45钢试样,其耐蚀性优于45钢,这是由于涂层试样含有较高Al、Cr的氧化物提高了涂层耐蚀性。     

磁控溅射制备AlCrWTaTiNb高熵合金薄膜低温等离子体氮化

采用磁控溅射技术沉积了AlCrWTaTiNb多元高熵合金薄膜,在400℃以下采用高密度等离子体设备对沉积的薄膜进行了氮化处理.用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜和纳米压痕对氮化后薄膜的微观结构、表面形貌以及力学性能进行了分析.结果表明,高熵效应有利于降低氮化温度,最低氮化温度仅为200℃,所有的(AlCrWTaTiNb)N薄膜晶体结构呈现简单的FCC结构,且具有(111)择优取向.随着氮化温度的增加,(AlCrWTaTiNb)N复合薄膜的显微硬度、弹性模量和对应的H3/E2均增大,氮化温度为300℃时,达到最大,随后略微下降.随氮化时间的延长,显微硬度和弹性模量均逐渐增加.     

AlCoCrFeNi高熵合金的高温氧化性能

测定AlCoCrFeNi高熵合金高温氧化后的氧化动力学曲线,采用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪等分析合金氧化层的物相、形貌、结构和成分,利用硬度计测定不同温度下氧化产物的硬度,从热力学和动力学角度深入分析AlCoCrFeNi高熵合金的氧化机理.结果表明：AlCoCrFeNi高熵合金在800～1 000℃下具有较好的抗氧化性能,高于1 000℃时合金退化较为明显;AlCoCrFeNi高熵合金800℃氧化时Al与O元素亲和力最大,并且高熵合金中Al原子扩散速率最大,Al率先在合金表面形成连续的Al₂O₃膜,随着温度的升高,其他原子也扩散至表面发生氧化反应,合金表面出现Cr₂O₃和尖晶石等,氧化物逐渐长大,1 100℃时长大的尖晶石易从合金表面脱落;随着氧化温度的升高,AlCoCrFeNi高熵合金的显微硬度逐渐升高.     

Al与FeNiCoCrMn系高熵合金扩散焊界面研究

采用放电等离子烧结（SPS）对Al与FeNiCoCrMn高熵合金（HEA）及其六种子集（Ni、NiCo、FeNi、FeNiCo、NiCoCr、FeNiCoCr）进行固相扩散焊,探究了其扩散焊界面层微观组织、元素分布、相组成与显微硬度.结果表明,FeNiCoCrMn HEA对Al具有更好的扩散阻挡作用,其扩散焊界面层厚度最薄,仅为14.5 μm.Ni、NiCo、FeNi的扩散焊界面生成金属间化合物（IMCs）以Al3Ni-类型IMC为主,而FeNiCo、NiCoCr、FeNiCoCr、FeNiCoCrMn的扩散焊界面以Al13Fe4-类型IMC为主,且当Al13Fe4-类型IMC在界面IMC扩散层的占比越大,界面的软化效果越显著.FeNiCo合金与Al扩散焊界面软化效果最明显,界面硬度最低,仅为424 HV.     

形状记忆高熵合金的研究进展与展望

高熵形状记忆合金是将高熵概念引入记忆材料领域而发展起来的新型形状记忆合金,此举打破了传统形状记忆合金成分设计的界限,利用高构型熵概念对形状记忆合金的性能进行优化,具有广阔的研究前景.本文简述了高熵形状记忆合金的研究现状,从成分和性能两方面对高熵形状记忆合金进行分类,同时总结了高熵形状记忆合金的制备方法,简要讨论高熵形状...     

MoCrFeMnNi高熵合金退火后的组织和性能

高熵合金因具有高强度、耐腐蚀、耐高温氧化等优异的性能而备受关注.采用铝热反应法制备MoCrFeMnNi高熵合金,用XRD、SEM、EDS、显微硬度和压缩实验研究了铸态及700 ℃/12 h、800 ℃/6 h、1 000 ℃/3 h退火后合金的组织和性能变化.结果表明:铝热法制备的MoCrFeMnNi高熵合金为典型的枝晶形貌,晶体结构主要由BCC相、FCC相以及少量的σ相构成,其中枝晶区域为BCC结构,富含Mo和Cr元素;枝晶间区域为FCC结构,富含Ni元素.随着退火温度的上升,枝晶间逐渐析出纳米级σ相,使得合金硬度上升,在800 ℃/6 h退火处理后达到667 HV,抗压强度达到1 050 MPa;1 000 ℃/3 h退火后,σ相团聚成球状和针状并在高温下部分溶解,σ相的减少使得合金硬度下降,抗压强度与铸态时相当,塑性显著提升.     

Al系高熵合金高温氧化性能研究进展

与传统合金相比,由多个主元素构成的高熵合金在物理、化学性能方面有着明显的差异,其比强度、抗氧化能力等重要性能都要优于传统合金.高熵合金可在组成元素上具有多种多样的选择方式,这也为研究者留下了广阔的研究空间.本文归纳了高熵合金高温氧化性能的研究进展,总结了前人的研究成果,分析比较了高熵合金成分中各元素氧化后的氧化物性质及...