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主办单位:中国机械工程学会
主 编:周 玉
编辑出版:《材料热处理学报》编辑部
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刊 号:ISSN 1009-6264
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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。
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。
热处理对高熵合金组织及性能的影响研究进展
秦红敏;张琪;丁红瑜;陈超;相比于传统合金,高熵合金的成分空间设计更广阔,可以获得更丰富的性能组合,有望应用于航空航天、汽车工业、电子器件以及建筑等诸多领域。各领域对高熵合金的性能要求不尽相同,因此需要通过热处理工艺来优化高熵合金的性能。本文概述了不同热处理工艺(加热温度、保温时间、冷却方式等)对高熵合金组织和性能的影响,阐明在不同热处理方式下,高熵合金微观组织结构和力学性能的变化规律,进一步分析了热处理与其他工艺相结合对高熵合金性能的综合影响,以期为改善高熵合金性能的热处理工艺优化提供参考。
高熵合金成分设计、微观结构与性能优化的研究进展
梁艳;闫旺;冶维财;陈雪飞;高熵合金由于高构型熵设计,表现出高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀以及强延展性等优异性能。本文综述了高熵合金的成分设计、微观结构和性能优化的最新研究进展。分析了高熵合金的成分设计原则,包括高熵效应、多主元设计、相结构调控、尺寸效应与晶格失配等。探讨了高熵合金的微观结构,如相结构、固溶体的形成机理、第二相析出与强化效应、晶粒结构与晶界强化。同时,分析了高熵合金的力学性能,包括室温、高温、低温下的力学行为和疲劳性能。最后讨论了高熵合金在航空航天、核能、生物医用材料等领域的应用潜力与挑战,并对未来的研究方向进行了展望。深入研究高熵合金,不仅能推动材料科学的发展,还将为多个工业领域带来变革性的影响。
动态压缩下Co35Cr25Fe20Ni20高熵合金的硬化与非晶化
施志林;张浩然;温永清;唐芃;蔡素磊;梁顺星;马明臻;固态非晶化是结构转变的一个重要特征,在极端条件下会明显影响金属材料的性能。本研究以具有低层错能(SFE)的Co35Cr25Fe20Ni20高熵合金为研究对象,探讨了其在不同应变速率动态压缩下的变形机理。结果表明:在高速变形过程中合金的层错(SFs)、变形孪晶、hcp相和非晶化被同时激活,而非晶化主要发生在高密度位错分布的剪切带附近,剪切带中存储的高密度位错使fcc基体的能量增加,超过了非晶相的能量,这种能量差异推动了非晶化过程;通过分子动力学模拟发现,非晶化过程与SFs、hcp相和位错密切相关,非晶化区域一部分由SFs和hcp转变,另一部分由位错密集剪切带转变,这些缺陷会导致自由能升高;反过来,非晶化也会像其他缺陷一样耗散所施加的应变能,为金属变形提供额外的强化和韧化机制,从而提高高熵合金在极端环境下的负载能力。上述发现有助于设计高性能高熵合金,并拓展其在极端条件下的应用前景。
(TiZrHf)50Ni30Cu20-xCox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)50Ni30Cu20-xCox(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)50Ni30Cu20-xCox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)50Ni30Cu14Co6合金的钝化膜主要由NiO和Cu2O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。
再结晶退火对Fe2CoNiV1.3高熵合金微观组织及力学性能的影响
李阔;刘亮;刘柏宇;曹轩;王硕;崔岩;韦锋;张越;采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度仪及万能试验机等研究了在950℃再结晶退火不同时间对Fe2CoNiV1.3高熵合金微观组织及力学性能的影响。结果表明:退火后合金基体仍保持面心立方(FCC)晶体结构,但晶界处析出了少量σ相;随着退火时间的延长,合金的晶粒尺寸逐渐增大,孪晶数量增加,完全再结晶的晶粒比例显著提高;虽然再结晶退火后合金的硬度均低于轧制态合金,但退火后合金的综合力学性能较为优秀,尤其是在950℃退火60 min后,其极限抗拉强度与伸长率发分别为857 MPa和54%,再结晶退火有效改善了合金的强度和塑性平衡。
TiZrHfCox高熵金属间化合物合金的微观组织和力学性能
尹爽;刘亮;段凯;曹轩;王硕;崔岩;韦锋;张越;将高熵合金多主元设计思想与金属间化合物的设计理念相结合,采用真空电弧熔炼法制备了以B2有序金属间化合物为基体的TiZrHfCox(x=2.6~3.2)系列高熵合金,研究了Co含量以及热处理温度对合金晶体结构、微观组织和力学性能的影响。结果表明:该系列高熵合金在铸态和热处理后,其基体均为有序B2结构,值得注意的是,TiZrHfCo2.9合金呈现出单相B2结构,具备高强度的同时还具备一定塑韧性,其屈服强度、抗压强度、压缩率分别为1.25 GPa、1.50 GPa和7.74%;另外,此合金还表现出较强的热稳定性和高温性能,在900℃退火后合金晶体结构没发生改变,在1200℃退火后仍保持较高的强度,其屈服强度和抗压强度分别为1.10和1.27 GPa,而且随退火温度的升高,合金的硬度显著增加。
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