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。     

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。     

电子束蒸发制备碳化硼微球涂层的工艺研究

自行设计一套筛网反弹盘三维沉积装置,用于电子束蒸发制备碳化硼微球涂层. 采用电子束蒸发法并结合此装置在直径为1 mm的玻璃小球表面沉积了碳化硼涂层. 研究了筛网振动频率、电子束制备工艺对沉积速率、涂层厚度以及涂层表面粗糙度的影响. 采用X射线照相技术测试涂层的厚度;XPS测试涂层表面成分;AFM表征涂层的表面形貌和均方根粗糙度. 结果表明：涂层主要成分为B4C,表面较为光滑、均匀;当筛网振动频率为0.25 Hz,且电子束蒸发工艺参数定为：真空度P小于3×10-3 Pa,高压U 等于6 kV,束流I 在 1     

电子束蒸发制备碳化硼球面涂层的表面氧化研究

利用电子束蒸发技术沉积制备了碳化硼微球涂层,将微球涂层依次经退火和稀硫酸腐蚀处理后得到碳化硼空心微球,并借助XRD和SEM对碳化硼微球涂层的表面氧化问题进行了研究.XRD结果显示当衬底温度在120℃附近时,碳化硼涂层部分被晶化;对退火前后和酸腐蚀后的微球涂层进行SEM分析,结果表明,退火前的涂层表面部分被氧化成B2O3,退火后B2O3覆盖在涂层表面,酸腐蚀可以去掉B2O3,得到表面光洁的碳化硼空心微球.     

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.     

对电子束蒸发沉积的ZnO：Al膜电学性能的研究

使用电子束蒸发法沉积了铝掺杂的氧化锌透明导电膜。     

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。     

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.     

机器学习辅助高熵合金相结构预测

高熵合金由于其形成独特显微组织的固溶体、金属间化合物和非晶相而具有更好的物理化学性能．因此,高熵合金中的相预测是合金设计的第一步．采用机器学习算法中的支持向量机、随机森林和决策树3种模型对高熵合金的相位分类进行预测,通过网格搜索方法优化模型,并对模型进行交叉验证和性能评估．结果表明:随机森林的预测能力最佳,达到0.93的预测精度,且该模型对高熵合金固溶体相的分类效果最好,最后采用随机森林模型预测Ti Zr Nb Mo系难熔高熵合金的生成相,其预测生成相与实验结果一致．由此可见,机器学习技术对未来高熵合金的设计有很大的帮助．     

选区激光熔化FeCoNiCr系高熵合金微观组织的实验研究

介绍了关于选区激光熔化的热分析理论,利用选区激光熔化技术制备FeCoNiCrAl_0.5和FeCoNiCrAl_0.8高熵合金试件.利用超景深显微镜对试件微观组织进行观测,分析了粉末粒径、元素含量,以及工艺参数等因素对选区激光熔化高熵合金的微观组织的影响.结果表明,随着激光功率增大,试件顶部等轴晶的占比越来越少,尺寸越来越细小,试件底部组织中枝晶的占比逐渐增多,尺寸不断增大;随着扫描速度增大,高熵合金试件底部组织中枝晶尺寸逐渐减小、宽度变窄;搭接率对高熵合金试件微观组织影响较小;制得的高熵合金试件存在着裂纹、凹陷及气孔等缺陷.     

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。     

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.     

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     

激光熔覆AlCoCrFeNiTi0.5合金涂层制备及其组织性能

采用激光熔覆方法制备AlCoCrFeNiTi0.5高熵合金涂层,研究了激光工艺参数对涂层成形及组织性能的影响。结果表明：激光功率为3.5 kW,扫描速度为300 mm/min,光斑直径5 mm时,单道熔覆涂层表面成形性最好。熔覆层主要为BCC结构固溶体,并且有Al80Cr13Co7和Al95Fe4Cr复杂相析出,涂层平均硬度已达到989 Hv。     

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.     

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...     

高熵陶瓷的制备与应用

高熵陶瓷作为一种先进陶瓷材料,因其具有较大的构型熵和独特的晶格结构,近年来成为研究热点。相比于最早提出的高熵合金,高熵陶瓷由于其微观结构的不同,在无序构型中具有了更高的熵稳定性。本文从阐述高熵陶瓷的定义开始,概述了近年来不同体系高熵陶瓷的物理化学特性;总结了不同形态高熵陶瓷的合成路径,对高熵陶瓷在力学性能、低导热性、热电性以及催化作用等特性方面的广泛应用进行了整理归纳;展望了未来高熵陶瓷材料的开发思路。