退火温度对铝热法制备的TiCrFeMnNi高熵合金组织与硬度的影响

采用铝热法制备TiCrFeMnNi高熵合金,通过XRD、SEM、EPMA和硬度测试研究了铸态以及700、800、1 000℃退火后其组织和性能的变化.结果表明:铝热法制得的TiCrFeMnNi高熵合金为树枝晶结构,相组成包括体心立方相,面心立方相和σ相.铸态TiCrFeMnNi高熵合金的硬度可达615 HV.与铸态相比,随着退火温度的升高,σ析出相不断溶解,1 000℃退火后几乎完全溶解,硬度先明显上升后略有下降,分别为810、767、778 HV.     

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.     

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.     

CoCrFeNi高熵合金组织演变规律及再结晶动力学

利用Gleeble-1500 D热模拟试验机对添加少量C原子的非等原子比CoCrFeNi高熵合金进行热变形处理.结果表明,当变形温度为1123 K,应变速率为0.1 s-1时,合金的显微组织主要为变形晶粒,随着温度的升高或应变速率的降低,变形晶粒边缘开始出现细小的等轴晶;当变形温度为1223 K时,其组织全部为等轴的再...     

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.     

激光熔覆CoCrFeMnNiMox高熵合金涂层的微观组织及性能

45钢存在耐磨性能及耐蚀性能较差等问题.采用激光熔覆技术在45钢表面制备了CoCrFeMnNiMo_x(x=0.00, 0.25, 0.50, 0.75, 1.00)高熵合金涂层,研究了Mo元素对高熵合金涂层的微观组织和性能的影响.结果表明：CoCrFeMnNiMo_x高熵合金涂层由单一的面心立方(FCC)固溶体组成.含Mo元素涂层微观结构为典型的枝晶和枝晶间结构,这是熔池在凝固过程中的非均质形核现象导致的.涂层的显微硬度随x值的增大而升高,其中Mo_1.00涂层硬度最高为2.391 GPa,定量计算表明固溶强化是显微硬度提升的主要原因.随着Mo质量分数的升高,磨损机制从黏着磨损演变为磨粒磨损和氧化磨损.其中,Mo_1.00涂层具有最低的体积磨损率(0.68×10^-4 mm³/(N·m)).根据点缺陷模型理论分析了涂层钝化对耐蚀性能的影响.添加Mo元素提升了涂层钝化行为的脱水速率,使得氧化物层变厚,进而提升了涂层的耐蚀性.涂层的腐蚀机制为晶间腐蚀,Mo_0...     

铝/钢预置高熵合金粉末对接接头组织及力学性能

采用微束等离子的焊接方法进行6010铝合金/钢预置CrMnFeNiZr高熵合金粉末对接熔钎焊工艺试验,在合适的工艺参数下可获得成形较好的熔钎焊接头,对所得接头进行微观组织及力学性能分析.结果表明:焊接过程中CrMnFeNiZr高熵合金粉末发生熔化,和液态铝一同形成焊缝;接头界面区生成较平整的FeAl_3金属间化合物层,经显微硬度测试,该区域硬度最大,平均硬度为526.1 HV;经拉伸测试,试样断裂于铝合金/钢界面处,接头抗拉强度为104 MPa,和未预置高熵合金粉末的接头抗拉强度73.7 MPa相比,预置CrMnFeNiZr高熵合金粉末所得接头强度提高.     

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.     

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。     

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。     

喷射沉积H13钢的组织和硬度

用传统铸造和喷射成形工艺制备了H13钢,然后再进行锻造加工,利用光学金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)等分析方法及硬度测试对不同工艺制备的H13钢的显微组织和硬度进行分析.研究结果表明,喷射成形及其锻造加工的H13钢的组织及硬度明显的优于传统工艺制备的H13钢.     

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。     

超硬铝合金试件中斜裂纹脉冲放电止裂

采用ZL-2超强脉冲放电装置实现了7A04超硬铝合金试件中斜裂纹的止裂实验.在瞬间超强脉冲电流作用下,裂尖前缘发生了强烈的绕流热集中现象,斜裂纹裂尖附近金属熔化,钝化了裂尖,阻止了干线裂纹源的开裂趋势.对止裂前后裂尖附近金属组织进行了显微观察,并对止裂前后裂纹附近的断口进行了对比分析;在万能材料试验机上对试件进行了拉伸力学性能对比测试.研究表明:在斜裂纹止裂瞬间,裂尖熔化,同时实现了组织超细化,提高了裂纹的扩展功,改善了试件的抗拉力学性能.     

碳对多元合金系堆焊层硬度和组织的影响

系统地探讨了不同碳含量对C－Cr-Mo-W-V-Nb合金系堆焊焊条堆焊层焊态下和时效处理后的硬度及组织的影响规律。通过实验，初步确字了该合金系碳的质量分数范围为0．70％－0．75％，该合金系堆焊层在较高工作温度条件下仍可保持较高硬度，提高堆焊层硬度，耐磨性和抗裂性，并使之达到较好的匹配仍有待进一步探索和研究。     

高硬度钢焊缝熔敷金属合金系成分设计

对高硬度钢焊缝合金系进行了合理、科学的选择,确定了焊缝合金元素的质量分数并研制了复合变质剂,设计出了强韧匹配良好的熔敷金属合金层,使高硬度构件在冷焊条件下成为可能。     

ZL201合金半固态电磁流变成形组织与性能

利用电磁场对合金熔体的作用研究交流电磁场下ZL201合金半固态电磁流变成形工艺、组织与性能.结果表明:在18 A,50 Hz的交流电磁场作用下,金属液温度650±1℃,模具温度510±1℃时,可以获得表面光洁、尺寸精度高、微观组织致密、内部无气孔和夹杂等缺陷的成形件.其硬度可达108HV5,是不加电磁场流变成形件的1.5倍.该研究为铝合金半固态电磁流变成形技术的应用奠定了基础.     

振动对ZL205A合金偏析组织及硬度的影响

为了解决ZL205A合金铸件产生偏析缺陷等问题,进一步明确振动对偏析组织及硬度的影响规律,采用电磁式振动台作为振动源,探究了振动频率、振幅、振动时间对合金偏析组织占比及硬度的影响情况。结果表明,振动频率在25~55 Hz内变化时,随着振动频率的增加,偏析组织占比呈现先减小、后增加的趋势,硬度呈现先增大、后减小的趋势;振幅由1 mm增加到4 mm的过程中,偏析组织占比逐渐减少并趋于稳定,硬度呈现先减小、后增大的趋势;振动时间由30 s增加至75 s时,偏析组织占比呈现增加趋势并最终趋于稳定,硬度呈现先减小、后增大的趋势。振动频率对合金偏析组织和硬度的影响最为显著,振动时间和振幅的影响次之,此外,偏析组织的析出也会影响合金硬度。研究结果为明确ZL205A合金在振动条件下凝固组织的变化规律、提高铸件质量提供了理论参考。     

静态再结晶处理对Co36Fe36Cr18Ni8Ti2合金力学性能与耐腐蚀性的影响

对冷变形后的Co₃₆Fe₃₆Cr₁₈Ni₈Ti₂合金在700 ℃和800 ℃下再结晶退火,制备成具有高强度及良好耐蚀性的多主元合金。采用电子背散射衍射（electron back-scattered diffraction, EBSD）表征了合金的相分布、再结晶组织以及晶界分布等微观结构特征,采用静态拉伸试验测试了合金的力学性能。结果表明,700 ℃退火的合金断后伸长率较低,但其抗拉强度与屈服强度分别达到了1 038和956 MPa。采用电化学工作站与扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）表征了合金在模拟体液中的耐蚀性。结果表明,700 ℃退火的样品具有较好的耐蚀性,腐蚀后的样品表面较为均匀。结合力学性能可知,700 ℃退火的样品具有作为新型医用金属材料的潜力。     

稀土对时效-回归-再时效处理的Al-Zn-Mg合金硬度和氢脆的影响

将少量稀土元素添加到Al-Zn-Mg合金中进行时效-回 归-再时效处理.利用扫描电子显微镜和X射线衍射对该合金的显微结构和沉淀相进行了观察和研究. 结果表明, 经过时效-回归-再时效处理后, 稀土Al-Zn-Mg合金的晶粒尺寸减小, 沉淀相MgZn₂增加, 同时, 峰时效硬度和氢脆阻力增强.     

含Bi易切削变形Zn-Al合金显微组织与性能

采用力学性能测试、光学显微镜、扫描电镜和能谱分析技术、切削性能测试、电镀试验对自行配制的含Bi易切削变形Zn-Al合金铸态、挤压态的组织与性能进行研究.研究结果表明:低熔点的Bi相在Zn-Al合金中以针状弥散分布,改善Zn-Al合金的切削性能;Bi含量超过0.5％(质量分数)时,Bi对Zn-Al易切削变形合金电镀性能产生不良影响;自行配制的Zn-10％Al-0.3％Bi-X合金,切削性能良好,抗拉强度达到351 MPa,伸长率为18％,电镀不易起泡,表现出较好的综合性能,可作为部分铜合金替代材料,用于轴承、连接件、五金、家电等结构件.