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高熵合金专题

(TiZrHf)_(50)Ni_(30)Cu_(20-x)Co_x高熵形状记忆合金的腐蚀行为

于志琦;赵燕春;苏玉;冯远飞;马虎文;汪磊;冯力;

通过水冷铜坩埚磁悬浮熔炼炉和负压铜模吸铸法制备了(TiZrHf)_(50)Ni_(30)Cu_(20-x)Co_x(x=2、4和6 at%)高熵形状记忆合金,采用电化学工作站测试其在3.5 mass%NaCl溶液中的腐蚀性能。结果表明:(TiZrHf)_(50)Ni_(30)Cu_(20-x)Co_x合金由B2相和B19′相构成,随着Co含量的增加,B2相的衍射峰强度逐渐增加,同时合金的混合熵也增大;合金在3.5 mass%NaCl溶液中表现出钝化行为,随着Co含量的增加,合金的腐蚀电流密度减小,点蚀电位、容抗弧半径和极化电阻增大,同时点蚀坑数量逐渐减少,表明合金的耐腐蚀性能提高;X射线光电能谱分析表明(TiZrHf)_(50)Ni_(30)Cu_(14)Co_6合金的钝化膜主要由NiO和Cu_2O等组成,能有效阻止Cl~-对基体的进一步侵蚀,而Co(OH)_2有助于提升膜层的致密性和吸附能力。

2025 年 07 期 v.46 ; 兰州市青年人才创新项目(2023-QN-91); 甘肃省科技计划(25CXGA077); 国家自然科学基金(12404230,52061027); 浙江省自然科学基金项目(LY23E010002)
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CoCrFeMnNi高熵合金沿■单轴压缩行为的分子动力学模拟

刘雪鹏;谢开鑫;

传统密排六方结构金属的力学行为与塑性变形机制已建立较为完善的理论体系,然而对于新兴的密排六方结构高熵合金的力学行为与微观变形机制仍缺乏系统深入的认识。采用分子动力学模拟的方法研究了密排六方CoCrFeMnNi高熵合金沿■取向单轴压缩过程中的微观结构变化、位错演化及变形机制。模拟结果表明:压缩过程中CoCrFeMnNi高熵合金主要经历了弹性、屈服和塑性流变3个典型变形阶段;在弹性阶段,应力随应变线性增加,合金内部几乎没有缺陷产生,并在变形后期呈现出弹性硬化现象;当发生屈服时,位错首先在合金的表面形核并向内部滑移和增殖,同时诱发孪晶的形核及扩展,导致应力快速下降;在塑性流变阶段,孪晶继续扩展长大并且出现堆垛层错,此阶段应力随应变的变化呈现小幅度波动;密排六方CoCrFeMnNi高熵合金沿■取向单轴压缩过程中的塑性变形机制主要由位错滑移、变形孪生和层错形成共同主导;随着温度降低或应变率增大,合金的屈服强度显著增加,但杨氏模量几乎不变;在高温或高应变率下,合金中存在显著的非晶化现象,孪晶和堆垛层错数量明显减少,显著抑制局域化剪切变形带的形成,合金表现出均匀性破坏。

2025 年 07 期 v.46 ; 国家自然科学基金(12272118); 中央高校基本科研业务费专项资金项目(PA2024GDSK0071)
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FeCrNi基中熵不锈钢的微观组织及力学性能

庄晨雨;程靓;赵伟亮;宋欣钰;操振华;

采用真空感应悬浮熔炼技术制备了(FeNi)_(90-x)Cr_x(AlTi)_(10)(x=15、20、25和30 at%)中熵不锈钢合金,研究了不同Cr含量与均匀化处理对其微观结构与力学性能的影响。结果表明:随着Cr含量的增加,合金的相结构由单相FCC结构转变为FCC/L2_1双相结构;对于铸态合金,Cr含量越低,合金的强度和塑性越高;均匀化处理之后,合金的塑性显著提高;其中,当Cr含量为15 at%时,合金的抗拉强度和塑性分别达到了938 MPa和25.1%,相比铸态的伸长率提升了近150%,展现出强应变硬化行为,具有最佳的综合力学性能;均匀化处理使纳米L1_2沉淀相的体积分数增加,高密度FCC/L1_2共格界面有效阻碍位错运动,纳米共格沉淀强化是导致合金高强度和高塑性的主要原因。

2025 年 07 期 v.46 ; 国家自然科学基金(52071176); 江苏高校优势学科建设工程;企业委托项目(LRG-2024-16)
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氧化物弥散强化高熵合金的研究进展与展望

赵觅;方培军;郭威;吴树森;严有为;

高熵合金以其独特的力学性能和物理化学性能在航空航天、新能源、生物医学等领域有着广阔的应用前景。氧化物弥散强化是一种金属强化的重要手段,将氧化物弥散强化机制应用于高熵合金,有望进一步提升其综合力学性能。本文综述了氧化物弥散强化高熵合金近年来在结构设计、组织性能和制备工艺等方面的研究进展,指出了现有研究的不足,展望了其未来的研究方向,旨在为氧化物弥散强化高熵合金的设计与开发提供参考。

2025 年 07 期 v.46 ; 国家自然科学基金(52201075); 西北工业大学凝固技术国家重点实验室开放课题(SKLSP202308,SKLSP202309); 湖北省自然科学基金(2023AFB798); 深圳市科技计划资助项目(JCYJ20220530160813032,JCYJ20240813153421029)
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CrMoNbTiV_x难熔高熵合金高温氧化膜的组织特征及演化规律

徐琴;王琪;赵甲丁;殷亚军;陈瑞润;

制备了不同V元素含量的CrMoNbTiV_x(x=0、0.2、0.4、0.6和0.8)难熔高熵合金,并在800℃下对其进行高温抗氧化性能实验,研究了合金表面形成的氧化膜的微观组织特征及演化规律。结果表明:在800℃氧化不同时间后,不同V元素含量的CrMoNbTiV_x合金形成了不同的氧化产物,形成的针状V_2Nb_6O_(19)氧化物显著降低了合金的抗氧化性能;随着V元素含量的降低,合金表面氧化膜的厚度变薄,CrMoNbTiV_(0.8)和CrMoNbTi合金氧化100 h后的表面氧化膜的厚度分别为40和16μm,合金氧化膜中针状V_2Nb_6O_(19)氧化物减少,致密的Ti_4Cr_3Nb_3O_2氧化物和CrVNbO_6氧化物增加,降低合金的内氧化,进而提高合金的抗氧化性能;当V含量为0时,CrMoNbTi合金中疏松氧化物消失,氧化膜由致密的TiO_2、Ti_4Cr_3Nb_3O_2和少量MoO_3氧化物组成,合金的抗氧化性能大幅度提高。

2025 年 07 期 v.46 ; 国家自然科学基金(52001114,52425401); 河南省高校科技创新人才支持计划(23HASTIT022); 华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室开放基金(P2023-005); 河南省超硬磨料磨削装备重点实验室开放课题重点项目(JDKFJJ2024003)
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(FeCrCoNiV)_(100-x)-Mo_x(x=2,4,6,8)高熵合金的组织与力学性能

付朝政;毛一点;何焱;刘茵莱;王书亮;

在各元素成相作用和降低成本的基础上,利用机械球磨与放电等离子烧结的方法首先制备了非等原子比Fe_(38)Cr_(15)Co_7Ni_(30)V_(10)高熵合金,随后添加Mo元素制备了(Fe_(38)Cr_(15)Co_7Ni_(30)V_(10))_(100-x)Mo_x(x=2、4、6、8 at%)高熵合金,研究了Mo元素添加对Fe_(38)Cr_(15)Co_7Ni_(30)V_(10)高熵合金组织与力学性能的影响。结果表明:Fe_(38)Cr_(15)Co_7Ni_(30)V_(10)高熵合金由单相FCC固溶体组成,在FCC基体相中存在部分富V的FCC相,显微硬度为(184.8±24.3) HV0.3,屈服强度为(712±5) MPa,压缩应变率大于50%;随着Mo元素的添加,(Fe_(38)Cr_(15)Co_7Ni_(30)V_(10))_(100-x)Mo_x高熵合金的相组成仍主要为FCC相,但析出了富Cr的σ相和富Mo的μ相,σ相和μ相作为硬脆相,显著提高了合金的硬度及强度,但延展性有所降低;当Mo元素为8 at%时,合金的综合性能较佳,其硬度、屈服强度、抗拉强度和应变率分别为(269.2±7.1) HV0.3、(1019±5) MPa、(1904±2) MPa和(37.0±0.6)%。

2025 年 07 期 v.46 ;
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热处理温度对NiAl-30Cr-5Mo共晶高熵合金组织和力学性能的影响

吴鑫;叶喜葱;陈志洋;陈正康;王晓东;杨钧浩;贾冰;曹金凤;曾波;

采用非自耗钨极真空电弧熔炼炉制备了NiAl-30Cr-5Mo共晶高熵合金,研究了不同温度(600、700、800、900和1000℃)热处理对合金微观组织与力学性能的影响。结果表明:合金在铸态及热处理态的物相均为B2+BCC双相结构;随着热处理温度的升高,合金共晶组织显著粗化,屈服强度和硬度先增大后减小,断裂应变呈现出升高-降低-升高的趋势;总的来说,经600℃热处理后,合金的微观组织属于典型的层状共晶结构,表现出优异的综合力学性能,其屈服强度、断裂强度、断裂应变和维氏硬度分别为1137.1 MPa、1778.3 MPa、18.8%和514.2 HV30;当热处理温度大于700℃时,终端粗化机制和粗化长大机制共同作用导致合金的层状共晶组织退化。

2025 年 07 期 v.46 ;
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低纯度原料制备Ti_(30)V_(30)Cr_5Zr_5Ta_(15)W_(15)难熔高熵合金的微观组织和力学性能

唐亚洲;张竟赛;陈顺华;

为探究低纯度原料对难熔高熵合金性能稳定性的影响,同时降低原料成本、提高经济效益,采用低纯度原料制备了Ti_(30)V_(30)Cr_5Zr_5Ta_(15)W_(15)难熔高熵合金(原料成本降低约70%),并研究其对合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:采用低纯度原料制备的合金枝晶结构发生了细化,但并未改变其相组成,合金的室温塑性下降约40%,而室温和高温强度相对变化较小。为进一步探究低纯度原料中杂质元素的影响,向Ti_(30)V_(30)Cr_5Zr_5Ta_(15)W_(15)合金中分别掺杂微量的C、N元素。研究发现C、N元素的掺杂对合金相组成、微观组织和室温塑性的影响与低纯度原料合金结果基本一致,但不同非金属元素的掺杂对该合金屈服强度、塑性的影响具有差异性;其中掺杂了C元素的合金室温强度降低、高温强度提升,而掺杂N元素的合金室温强度升高、高温强度降低。

2025 年 07 期 v.46 ; 先进功能材料与器件安徽省重点实验室自主创新专项项目(PA2024GDSK0059); 安徽省自然科学基金资助项目(2308085ME172)
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其他

动载荷下Mn18Cr2高锰铸钢的形变硬化行为

赵金华;董世通;路社斌;董嘉怡;闫家朋;何文武;

采用分离式霍普金森压杆对动载荷下Mn18Cr2高锰铸钢的形变硬化行为进行了研究,利用电子背散射衍射(EBSD)技术和透射电镜(TEM)研究了不同冲击载荷下试验钢的微观组织及亚结构特征,探讨了其在不同冲击气压下的形变硬化机制。结果表明:Mn18Cr2高锰铸钢在动载荷下的变形过程包括弹性变形、抛物线硬化以及非硬化变形3个阶段;随着冲击气压由0.4 MPa增加至0.6 MPa,试验钢的抗压屈服强度出现陡增现象,平均抗压屈服强度由~372 MPa增加至~689 MPa;当冲击气压高于0.6 MPa时,在应变速率硬化、位错强化及动态应变时效3种硬化机制的耦合作用下,试验钢的形变硬化能力被充分激活,能够实现高强度及良好塑性的匹配。

2025 年 07 期 v.46 ; 国家自然科学基金(52304409); 国家重点研发计划(2023YFB3405404)
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高熵合金专题

高熵合金激光增材制造的研究进展

张翔;李小兵;严文超;赵琦琦;张静;郑传波;居殿春;汪存龙;庄栋栋;

高熵合金是一种独特的具有多主元固溶体结构的新型材料,在强度、耐腐蚀性和耐热性等方面存在显著优势。高熵合金可以通过粉末冶金、真空熔炼、熔覆喷涂等多种方法制备得到,而激光增材制造技术提供了一种新颖的制造途径,能够实现复杂结构的快速成形,并具有精确控制化学成分和微观结构的潜力。本文首先介绍了高熵合金的材料特性、制备方法及工程应用,详细综述了近年来激光熔覆、粉末床熔融和定向能量沉积等激光增材制造技术在高熵合金制备中的研究现状,分析了成形工艺、合金元素含量、增强相等因素对高熵合金组织性能的影响规律。进一步讨论了高熵合金激光增材制造技术面临的挑战,包括元素偏析、结构控制精度和缺陷抑制。最后,展望了高熵合金的高效制备技术发展方向,为新材料开发和工程应用提供理论依据。

2025 年 07 期 v.46 ; 国家自然科学基金(52475461); 江苏省自然科学基金(BK20210889); 张家港市科技计划项目(ZKYY2412)
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