高熵合金文献

元素分布对FeCoCrNi高熵合金涂层微观组织的影响/王磊磊, 等. 焊接学报, 2021, 42(11): 57-64.

摘要：聚焦于激光熔覆高熵合金表面强化技术,开展了6 mm厚TC4钛合金板材表面激光熔覆FeCoCrNi高熵合金涂层的研究。首先通过X射线衍射(XRD)对Fe-CoCrNi高熵合金熔覆层进行物相分析,探究其相组成。随后,利用金相显微镜和场发射扫描电子显微镜表征手段,探究了熔覆层以及其与TC4基体结合界面处的微观组织形态及物相分布。结果表明,Ti,Ni组合和Ti,Co组合具有最大的负混合焓(ΔHmix),因此易造成部分物相中(Ti,Ni,Co)的富集,而其周围相中则会呈现出(Fe,Cr)的富集.结合界面上部和下部主要由灰色的柱状晶组成,中部区域主要由白色网状组织和灰色收缩孔洞组成。

关键词：TC4钛合金;高熵合金;激光熔覆;元素分布;微观组织

TA2/Co13Cr28Cu31Ni28/Q235脉冲TIG焊接头组织与性能/裴龙基, 等. 焊接学报, 2021, 42(11): 90-96.

摘要：针对钢与钛之间因物化性能差异大,焊接过程易产生大量金属间化合物而难以实现可靠连接的问题,依据焊缝金属固溶高熵化思路,选用Co13Cr28Cu31Ni28高熵合金作为中间过渡层对TA2钛和Q235钢进行脉冲钨极氩弧焊,并对Co13Cr28Cu31Ni28高熵合金及接头的组织和性能进行分析研究。结果表明,Co13Cr28Cu31Ni28主要是双相面心立方结构,分别为富Cu的晶间和晶内面心立方结构,强度和塑性良好;焊接接头两部分焊缝均成形良好,无气孔、裂纹等缺陷,焊缝组织均为简单的固溶体结构,Q235侧焊缝主要为面心立方结构相,TA2侧焊缝主要由简单的体心立方结构和面心立方结构相构成,以体心立方结构相为主;焊接接头抗拉强度为224 MPa,在TA2侧靠近高熵合金的熔合线处断裂,主要由于生成了脆性的Cr3O8,断口有较多韧窝和一部分解理面,为混合断裂,表现出一定的韧性断裂特征。

关键词：TA2钛;Q235钢;高熵合金;脉冲TIG焊;组织和性能

高熵非晶材料及其增材制造技术研究进展/舒凤远,等. 焊接学报, 2021, 42(9): 1-8.

摘要：高熵非晶合金具有独特的物理、化学和力学性能以及更好的热稳定性,因而其制备技术成为国内外重要的研究热点之一。然而利用传统技术制备高熵非晶材料时会产生晶粒粗大及材料浪费等缺点,难以满足工艺生产需要。而增材制造技术的精准制造和快速冷却等特点可以解决这一问题,制备出各项性能优越的高熵非晶合金。简要介绍了高熵非晶材料的研究体系和常用制造方法,着重阐述了高熵非晶材料的断裂强度、耐腐蚀性和热稳定性的研究,对增材制造技术的工艺特征和优势,以及利用增材制造技术制备高熵非晶合金的科学难点作出了总结。结果表明,利用增材制造技术有利于获得致密均匀的高熵非晶材料,但对于非晶相形成的解释仅限于高熵合金4大效应。最后阐述了近年来利用常用的两种增材制造手段制造高熵非晶合金的研究,并对增材制造技术制备高熵非晶材料的发展趋势提出了展望。

关键词：高熵合金;非晶相;增材制造;晶粒细化

Al0.1CoCrFeNi高熵合金/TA2钛复合板爆炸焊接试验及性能测试/田启超, 等. 焊接学报, 2021, 42(6): 22-29.

摘要：高熵合金是一种新兴的多主元合金,具有作为结构材料的潜力,但对高熵合金焊接工艺的研究还很有限。通过爆炸焊接实现了Al0.1CoCrFeNi高熵合金与TA2工业纯钛的复合连接,并研究了Al0.1CoCrFeNi/TA2复合板的微观结构和力学性能。结果表明,Al0.1CoCrFeNi/TA2复合板具有不连续熔化区的波状结合界面,熔化区中呈现多元素混合状态,并且具有较均匀的元素分布。熔化区的硬度大于界面附近的硬度,并且硬度随着离界面距离的增加逐渐降低,但仍高于原始材料。相对于焊接前的Al0.1CoCrFeNi高熵合金的强度(398 MPa),爆炸焊接后的Al0.1CoCrFeNi/TA2复合板强度明显提高(567 MPa),但断后伸长率降低。说明爆炸焊接可以有效的将Al0.1CoCrFeNi高熵合金与TA2工业纯钛相结合,而形成的复合板具有良好的力学性能。

关键词：爆炸焊接;高熵合金;钛合金;显微组织;力学性能

高熵合金FeCoCrNiB0.2Mox激光熔覆层抗冲蚀性能/包晔峰, 等. 焊接学报, 2021, 42(5): 7-13.

摘要：为改善钢材表面耐冲蚀性能,采用激光熔覆的方法在Q235基体上制备了高熵合金FeCoCrNiB0.2Mox(x=0,0.5,1)涂层,使用光学显微镜观察了熔覆层的组织;利用X射线衍射仪分析了合金熔覆层的相组成以及晶格畸变;使用维氏硬度计和自制冲蚀设备,研究了Mo对熔覆层硬度和耐冲蚀性能的影响。 结果表明,FeCoCrNiB0.2Mox熔覆层由树枝晶组成,层间还可以观察到细晶区;由于激光熔覆较快的冷却速率抑制了金属间化合物的析出,高熵合金FeCoCrNiB0.2Mox激光熔覆层完全由单相BCC固溶体组成;FeCoCrNiB0.2Mox激光熔覆层硬度可达600 HV0.2以上;熔覆层耐冲蚀性能优良,冲蚀失重速率小于2.25×10-4g/h;并且随着Mo元素含量的增加,涂层的晶格畸变增加,固溶强化效果更加显著,使得熔覆层硬度上升,因此FeCoCrNiB0.2Mox熔覆层的抗冲蚀性能上升;FeCoCrNiB0.2Mox系列涂层的冲蚀破坏主要以塑性微切削和锻压挤压为主。

关键词：金属材料;高熵合金;激光熔覆;冲蚀

FeAlCuCrNiNbx系高熵合金堆焊层的组织及性能分析/苏允海, 等. 焊接学报, 2020, 41(4): 38-43, 50.

摘要：为了研究Nb元素含量对FeAlCuCrNiNbx(x= 0.4,0.6,0.8,1.0,x为摩尔比)高熵合金的组织结构及性能的影响,采用熔化极气体保护焊技术在碳钢板表面制备出FeAlCuCrNiNbx高熵合金堆焊层,而后对堆焊层进行显微组织、物相组成、显微硬度、耐磨性和耐蚀性分析。结果表明,FeCuCrAlNiNbx高熵合金堆焊层呈现以Fe-Cr相为基的BCC固溶体和少量MC共晶碳化物。组织为典型的枝晶结构,由灰色的枝晶(DR)及白色的枝晶间(ID)结构组成。对于耐磨性,加入适量的Nb元素可以显著提高堆焊层的显微硬度和耐磨性,当Nb摩尔比为0.8时,显微硬度最高,耐磨性最好,最大硬度值达到602 HV,磨损量最小为0.30 g。对于耐蚀性,加入一定量的Nb元素后极化曲线中自腐蚀电流密度减小,腐蚀速率减慢,耐蚀性增强,均优于304不锈钢,当Nb摩尔比为1.0时,堆焊层合金耐蚀性最好。

关键词：高熵合金;微观组织;显微硬度;磨损性能;电化学腐蚀

含碳FeCoCrNiMn高熵合金中的异质微观结构和力学性能/郭林, 等. 中国有色金属学报(英文版): 1-24. http://kns.cnki.net/kcms/detail/43.1239.tg.20230728.0913.002.html.

摘要：利用可控的热机械处理工艺,在含0.5 at.%碳的FeCoCrNiMn高熵合金中成功地获得了具有纳米析出相和晶粒尺寸异质分布的微观结构。粗大的M23C6碳化物倾向于在细晶粒的晶界处形成。与具有均匀微观结构的样品相比,异质结构的FeCoCrNiMn-0.5 at.%C高熵合金具有相似的平均晶粒尺寸,约4.8 μm。然而,它显示出晶粒双峰结构和更高体积分数的小于3 μm的细晶粒。而且屈服强度从552 MPa提高到632 MPa。具有异质结构的样品在不同的区域呈现出不同的力学性能和变形微观结构,导致在拉伸变形过程中产生明显的应变局域化和高密度的几何必要位错。这些变形特征有利于提高应变硬化能力,从而促进强度-塑性的协同作用。

关键词：高熵合金;异质微观结构;双峰晶粒;拉伸性能;强化机制

纳米结构BCC-Al0.5CoCrFeNi0.4高熵合金在氯化钠溶液中的电化学腐蚀行为/张博威, 等. 中国有色金属学报(英文版): 1-22. http://kns.cnki.net/kcms/detail/43.1239.tg.20230727.1721.018.html.

摘要：采用电化学测试并结合对合金表面膜的细致表征,研究了Al0.5CoCrFeNi0.4高熵合金(HEA)在3.5 wt.% NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明,Al0.5CoCrFeNi0.4HEA主要由富(Al, Ni)的B2相和富(Cr, Fe)的A2相组成。在电化学极化作用下,合金表面均匀地形成了一层富含Cr的超薄钝化膜。随着外加电位的增加,保护膜在两相界面处破裂,随后B2相优先溶解。最后在HEA表面形成了三层结构的表面膜:内层富集Cr,中间层富集Fe,外层富集Al和Ni。内层和中间层的形成可归因于Cr物质的高稳定性和Fe的选择性溶解,而腐蚀产物的沉积形成了表面膜的外层。

关键词：高熵合金;电化学腐蚀行为;选择性腐蚀;过钝化;三层结构氧化膜

时效对激光熔覆Mo0.5NbTiVCr0.25高熵合金涂层的微观结构和耐磨性的影响/何吉, 等. 中国有色金属学报(英文版): 1-19. http://kns.cnki.net/kcms/detail/43.1239.TG.20230615.1439.050.html.

摘要：在本研究中,通过激光熔覆技术在TC4基体上制备了难熔的Mo0.5NbTiVCr0.25高熵合金涂层。涂层在600 ℃,800 ℃和1 000 ℃下时效热处理24 h,水冷。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)、维氏硬度机和万能摩擦磨损机对高熵合金涂层的相组成、微结构和机械性能进行了研究。高熵合金涂层在不同的时效热处理后仍保持体心立方结构。在800 ℃的时效热处理后,涂层具有富含Ti的沉淀相,通过TEM技术验证了其为Ti(O,N)面心立方结构。最佳时效温度为600 ℃,涂层的硬度为410 HV0.2。该涂层的磨损机制为粘着磨损和磨料磨损。

关键词：Mo0.5NbTiVCr0.25;激光熔覆;难熔高熵合金;微观组织;时效;磨损

共晶高熵合金CxCoCr3Fe5Ni促进强度-韧性协同效应/黄思睿, 等. 中国有色金属学报(英文版): 1-13. http://kns.cnki.net/kcms/detail/43.1239.TG.20230506.1958.026.html.

摘要：本文通过真空感应熔炼成功地制备了CxCoCr3Fe5Ni(x=0,0.1,0.2和0.3)高熵合金(HEAs),研究了碳含量对微观结构和力学性能的影响。随着含碳量的增加,相结构由FCC+BCC双相结构转变为M23C6碳化物和FCC相的共晶结构。与CoCr3Fe5Ni基合金相比,C0.2CoCr3Fe5Ni共晶HEA的屈服强度(378.9 MPa vs 307.5 MPa)、极限抗拉强度(837.1 MPa vs 646.5 MPa)和延展性(56.1% vs 55.4%)均显著增强。该合金机械性能的提高主要归因于碳合金化所引起的间隙固溶强化和特殊的共晶结构带来的第二相强化。

关键词：高熵合金;共晶组织;M23C6碳化物;力学性能;强化机制

具有异质结构的CoCrFeNiW高熵合金的拉伸性能和强化行为/高雪峰, 等. 中国有色金属学报(英文版): 1-17. http://kns.cnki.net/kcms/detail/43.1239.tg.20230325.1415.026.html.

摘要：利用真空电弧熔炼制备了Co30Cr30(FeNi)40-xWx(x=0～8 at.%,简化为HW0-HW8)高熵合金。研究了铸态和退火态合金的组织结构和拉伸性能。结果表明,HW2和HW4具有单一的FCC相。随着W含量和退火温度的增加,细小粒状的μ相分散在FCC基体中。软FCC基体和硬μ相构成应变不相容的异质结构。随着W含量的增加,屈服强度和拉伸强度分别提高到530 MPa和839 MPa。应变超过33%。退火后的HW8表现出优异的屈服强度(810 MPa)和拉伸强度(1 087 MPa)。屈服强度的提高归因于固溶、沉淀和背应力强化。非均质结构中产生的背应力强化作用诱导高硬化行为,在提高拉伸强度和塑性方面发挥着主导作用。

关键词：高熵合金;异质结构;拉伸性能;应变硬化;强化机制

AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金与304不锈钢扩散焊接头强化新策略/李鹏, 等. 中国有色金属学报(英文版): 2023, 33(7): 2121-2135.

摘要：为探索共晶高熵合金潜在的工程应用,研究AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金与304不锈钢扩散焊接头的界面组织和力学性能。扩散区由固溶体区和Fe2Al5金属间化合物区组成。不锈钢与高熵合金、高熵合金中两相之间均存在元素扩散速率差异,近高熵合金侧形成由FCC相和γ-Fe相组成的固溶体区,提高接头的剪切强度。另外,接头剪切强度先增加后减少,在980℃,60 min和30 MPa工艺参数下接头最高剪切强度为355 MPa。扩散区形成的互锁结构和局部固溶体结构协同提高接头的剪切强度。

关键词：扩散连接;AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金;强化机理;304不锈钢;剪切强度

应变速率对HCP/FCC双相CoCrFeNiNb0.5高熵合金力学性能的影响/马自豪, 等. 中国有色金属学报(英文版), 2023, 33(4): 1144-1155.

摘要：利用分离式霍普金斯压杆、扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究应变速率对铸态CoCrFeNiNb0.5高熵合金力学行为的影响。CoCrFeNiNb0.5高熵合金由先共析密排六方(HCP)相和共析组织构成,合金的共析结构为片层状的HCP相和片层状的面心立方(FCC)相。当应变率从1×10-4s-1增加至6×103s-1时,合金的屈服强度不会显著增加;然而,合金的破坏应变剧烈降低。片层状HCP相的准静态塑性变形机理为缠结状位错的增殖,而其动态塑性变形机理转变为剪切。片层状HCP相的剪切变形能够导致CoCrFeNiNb0.5高熵合金在低压缩应变(ε=0.1)下形成微裂纹。由于片层状HCP相中微裂纹的数量随着动态压缩应变的提高而增加,微裂纹的扩展引发材料的雪崩式断裂。因此,铸造态CoCrFeNiNb0.5高熵合金表现出显著的应变速率诱发脆性特性。

关键词：高熵合金;共析结构;高应变速率;剪切;韧-脆转变

预测单相FCC高熵合金在宽温度范围内屈服强度的物理模型/贺屹, 等. 中国有色金属学报(英文版): 1-25.http://kns.cnki.net/kcms/detail/43.1239.TG.20221118.1133.028.html.

摘要：针对单相FCC高熵合金,开发了一个基于物理背景的温度相关性屈服强度模型,该模型无拟合参数。模型考虑了晶格摩擦应力、固溶强化、晶界强化、位错强化的温度相关性及其随温度的演化对合金整体屈服强度的影响。结果表明,模型成功地捕获了温度、材料参数和屈服强度之间的定量关系。仅通过使用在室温下容易获得的参数就可预测不同温度下的屈服强度。在宽温度范围(4.2～1 273 K)内,可获取的17组试验数据验证了模型的准确性。此外,还定量分析和讨论了4.2～1 273 K范围内不同强化机制对屈服强度的贡献,提出了提高温度相关性屈服强度的建议。

关键词：单相面心立方高熵合金;温度相关性屈服强度;强化机理;理论模型

热处理过程TiAlCrMn高熵合金的高温氧化特性与力学性能/陈平虎, 等. 中国有色金属学报(英文版): 1-25. http://kns.cnki.net/kcms/detail/43.1239.TG.20221118.1010.026.html.

摘要：由于钛合金在高温条件下严重的氧化,其力学性能严重退化。针对这一问题,采用真空熔炼的方法制备不同Al,Cr,Mn含量的TiAlCrMn系高熵合金,并对其高温氧化特性和热处理前后的力学性能进行研究。结果表明,随着Al,Cr,Mn含量的增加,其高温氧化增重率明显降低,这是因为在氧化层中形成了连续且致密的富(Al,Cr)氧化物,阻碍氧原子与其他合金原子相互扩散形成新的氧化物。而且,热处理前后的样品,其显微硬度均有一个单调递增的趋势,但出现比铸态样品更低的硬度可能是因为晶粒粗化导致,此外,在高含量合金元素的样品中,二次HCP结构相的出现改善了其硬度。此外,变形诱导强化机制使材料获得了更高的压缩强度和延展性,但在500 ℃热处理后的样品其下屈服强度有所降低,而经过900 ℃热处理的材料下屈服得到提升,但其延展性相应减小。

关键词：HEAs;抗氧化性;微观组织演变;显微硬度;压缩强度

Si和C的添加对Fe2.5CoNiCu高熵合金显微组织和力学性能的影响/吴健, 等. 中国有色金属学报(英文版):1-19.http://kns.cnki.net/kcms/detail/43.1239.TG.20220908.1743.046.html.

摘要：为了评估非金属元素(Si和C)对Fe2.5CoNiCu高熵合金(HEAs)组织演变和力学性能的影响,采用真空感应熔炼法制备了Fe2.5CoNiCuSix(x=0.1～0.3摩尔比)和Fe2.5CoNiCuCx(x=0.15～0.4摩尔比)两种系列HEAs。结果表明,C和Si的加入显著促进了BCC/FCC双相向单一FCC结构的转变,且添加C对BCC/FCC组织演变的影响更明显。Fe2.5CoNiCuSi0.2HEA具有较高的硬度(439.5 HV)和抗拉强度(868 MPa),这与固溶强化和晶粒细化作用有关。随着C含量的增加,Fe2.5CoNiCuCxHEAs的硬度和强度均增加,这是由于碳化物的形成和固溶强化所致。这表明在高熵合金中添加非金属元素(C或Si)是提高合金强度和硬度的可行途径。

关键词：高熵合金;微观结构演变;力学性能;非金属元素添加;断裂机制

一种探索高熵合金相形成的端到端机器学习框架/张惠然, 等. 中国有色金属学报(英文版), 2023, 33(7): 2110-2120.

摘要：探索高熵合金(HEAs)的相形成规则对于新型合金的设计具有明确的指导意义。提出一种端到端的框架用来从特征池和模型池中分别选择特征子集和机器学习(ML)模型。在该框架中,模型池中的模型基于其获得的特征重要性来选择适合自身的特征子集;通过评估每个模型和其对应的特征子集的拟合结果,用于建立目标任务的预测模型;最终,获得影响HEAs相形成的重要因素。研究结果显示,建立的相预测模型可将430种HEAs分成5种相,测试准确度达到87.8%,并且通过分析模型发现,当原子尺寸差异大于8.295%时,HEAs的单相固溶体的形成受到抑制。

关键词：特征选择;高熵合金;机器学习;相预测;Hume-Rothery规则

采用深冷异步轧制提高高熵合金颗粒增强铝基复合材料的力学性能/罗开广,等. 中国有色金属学报(英文版), 2023, 33(7): 1988-2000.

摘要：为了获得更高性能的铝基复合材料(AMCs),采用室温异步轧制(AR, 298 K)和深冷异步轧制(ACR, 77 K)制备高熵合金颗粒增强铝基复合材料带材。通过拉伸试验、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对铝基复合材料的力学性能和微观结构进行分析。结果表明,深冷异步轧制比室温异步轧制更能提高复合材料的力学性能。深冷异步轧制含3%(质量分数)高熵合金颗粒的铝基复合材料的抗拉强度达到253 MPa,比室温异步轧制复合材料提高13.5%。与室温异步轧制相比,深冷异步轧制的复合材料具有更少的微孔洞、更细小的晶粒尺寸和更高的位错密度。深冷异步轧制复合材料微缺陷的减少是因为铝基高熵合金颗粒复合材料在深冷环境中具有合适的体积收缩效应。

关键词：铝基复合材料;Al0.5CoCrFeNi高熵合金颗粒;深冷异步轧制;晶粒尺寸;微观缺陷

搅拌摩擦加工制备AZ31/CoCrFeNi复合材料的组织、力学性能和磨损性能/王文, 等. 中国有色金属学报(英文版), 2023, 33(8): 2328-2339.

摘要：采用搅拌摩擦加工工艺制备CoCrFeNi高熵合金颗粒增强AZ31镁基复合材料。采用OM,SEM,EDS和EBSD对复合材料的微观结构进行表征。通过拉伸、显微硬度和干滑动磨损试验研究复合材料的力学性能和磨损性能。结果表明,高熵合金颗粒分布均匀,与镁基体具有良好的冶金结合。复合材料的屈服强度、抗拉强度和硬度分别比母材高80 MPa,46 MPa和HV 54.9。细晶强化是主要的强化机制,对屈服强度的贡献率为43.9%。复合材料的平均摩擦因数由母材的0.331降低到0.240,磨损机制由母材的黏着磨损转变为磨粒磨损。

关键词：搅拌摩擦加工;高熵合金颗粒;镁基复合材料;界面层;拉伸性能;磨损性能

增材制造高熵合金复合材料综述/Osman H, 等. 中国有色金属学报(英文版), 2023, 33(1): 1-24.

摘要：高熵合金复合材料是一种由高熵合金基体和第二相(如碳化物、硼化物、氮化物)组成的新型金属基复合材料。近年来,高熵合金复合材料的优异性能吸引了大量研究者的关注。然而,在传统铸造高熵合金复合材料中会发生严重的成分偏析,这极大制约了高熵合金复合材料的发展。目前,新兴的3D打印技术可以解决这一问题并制备出复杂形状的零件,因此,得到了研究者的关注并有大量相关文献报导。本文总结了截止目前3D打印高熵合金复合材料的研究进展。首先,对高熵合金及其复合材料做了介绍,并总结了目前高熵合金复合材料粉末的制备方法(气雾化法和机械合金化法)。其次,介绍了几种常用于成形高熵合金复合材料的3D打印方法(粉末床熔化法和直接金属沉积技术),并对其相应的微观结构进行了分析。然后,对比了3D打印高熵合金复合材料、3D打印高熵合金及其铸件的力学性能,并对其硬度抗磨损、腐蚀和氧化性能进行了探讨。最后,对3D打印高熵合金复合材料的发展前景进行了展望。

关键词：高熵合金;复合材料;增材制造;增强相;微观结构;力学性能

Cu添加量对铸态CrFeCoNiCux高熵合金显微组织和力学性能的影响/胡强, 等. 中国有色金属学报(英文版), 2023, 33(6): 1803-1813.

摘要：详细研究Cu添加量对铸态CrFeCoNi高熵合金显微组织演变和室温拉伸性能的影响。研究结果表明,添加Cu元素使高熵合金相结构由FCC单相转变为FCC1+FCC2双相。FCC2相是存在于枝晶间的富Cu相,且其体积分数随Cu含量的增加而提高。富Cu相的形成主要归因于Cu与其他金属元素的混合焓较大,从而导致凝固之前的液相分离。由于位错滑移的短程障碍增强,高熵合金的屈服强度和极限抗拉强度与Cu含量呈正相关关系。然而,由于位错在晶界堆积而产生的应力场叠加更为显著,因此,含Cu高熵合金的断裂应变较小。

关键词：高熵合金;富Cu相;显微组织;抗拉强度;断裂应变

等离子体控制优化激光烧结Ni30Cr25Al15Co15Mo5Ti5Y5高熵合金涂层的显微组织与性能/颜雪, 等. 中国有色金属学报(英文版), 2023, 33(1): 168-188.

摘要：提出一种激光诱导等离子体的主动抑制方法,以优化Ni30Cr25Al15Co15Mo5Ti5Y5高熵合金(HEA)涂层表面激光烧结(SLS)的晶体结构和摩擦学性能,该过程采用脉冲激光和不同保护气体。结果表明,无保护气体或He气氛下的电子温度(Te)和等离子体射流体积均高于Ar-He气氛下的。SLS过程中发生明显的相变和金属原子扩散,α-AlFe3,α-AlNi和γ-AlFe2Ni化合物沉淀形成冶金结合。等离子体通过逆韧致辐射(IB)吸收较低能量加强激光与HEA之间的相互作用,使涂层显微硬度增加,动态摩擦因数降低,这说明等离子体控制对激光增材制造存在重要影响。

关键词：激光诱导等离子体;表面激光烧结;电子温度;逆韧致辐射吸收;高熵合金;残余应力

基于机器学习的面心立方高熵合金弹性性能预测/王申, 等. 中国有色金属学报(英文版), 2023, 33(2): 518-530.

摘要：提出预测面心立方高熵合金弹性性能的机器学习模型。数据集来源于第一性原理计算得到的186组样本。测试集体积模量(B)和剪切模量(G)预测值的拟合优度(R2)分别达到0.81和0.84。根据机器学习结果,CoNiCuMoW在等主元高熵合金(G/B≤0.57)中具有最高的B,G和弹性模量(Y)和良好的塑性。第一性原理计算结果表明,当W含量增加时,(CoNiCuMo)1-xWx合金的弹性各向异性提高,且塑性下降。差分电荷密度分析结果表明,W-W和W-Mo键存在明显的电荷聚集,表明W原子与邻近原子间存在共价键作用。

关键词：弹性模量;面心立方高熵合金;第一性原理计算;机器学习

纳米CoCrCuFeNi高熵合金原子尺度的实时变形行为/仝永刚, 等. 中国有色金属学报(英文版), 2023, 33(4): 1156-1163.

摘要：通过分子动力学方法分别在2×108～1×1010s-1的不同应变率和10～1 200 K的不同温度下进行拉伸试验,并研究纳米CoCrCuFeNi高熵合金的实时变形行为。结果表明,在高温和低应变速率下的主要变形机制是晶界滑移。随着温度的降低和应变速率的增加,位错滑移取代晶界滑移来控制塑性变形,进而提高合金的强度。此外,为进一步研究晶界对力学行为的影响,对具有不同晶粒尺寸的合金进行模拟。结果发现,当晶粒尺寸过小时,纳米高熵合金的强度随着晶粒尺寸的增加而增加,表现出反Hall-Petch关系。

关键词：纳米高熵合金;错位演化;变形机制;应变速率;晶粒尺寸

难熔高熵合金综述/田雨生, 等. 中国有色金属学报(英文版), 2022, 32(11): 3487-3515.

摘要：综述了近年来难熔高熵合金(RHEAs)在合金设计、显微组织和力学性能方面的研究进展,并重点讨论了内在的强化机制和变形行为。难熔高熵合金主要由近等摩尔比的难熔元素组成,具有优异的力学性能,尤其是高温力学性能。然而,大多数难熔高熵合金的室温塑性有限。为了解决这一问题,研究人员已开展了大量相关研究工作,其中某些难熔高熵合金材料具有很大的高温实际应用潜力。难熔高熵合金除了具有优异的力学性能外,在其他性能方面也有优势,如生物相容性和耐磨性。最后,还讨论了难熔高熵合金目前存在的问题和对未来发展的建议。

关键词：难熔高熵合金;显微组织;高温强度;力学性能;位错

添加Si/Ti对粉末冶金FiNiCrCo高熵合金物理力学和化学性能的影响/Hedya S, 等. 中国有色金属学报(英文版), 2022, 32(8): 2648-2664.

摘要：用粉末冶金法制备FiNiCrCoSix和FiNiCrCoTix高熵合金(HEAs)。其中x为0,0.3%,0.6%和0.9%(质量分数)。所有合金中均形成均匀分布的固溶体。与FiNiCrCo高熵合金相比,加入Si和Ti后,合金的密度和硬度提高,研究合金在不同载荷下的磨损率。结果表明,含0.3%Si和0.9%Ti的高熵合金磨损率最低。用XRD,SEM和EDX研究HEAs的相组成、晶粒尺寸和显微组织。通过H2SO4,HNO3和HCl溶液浸泡试验,研究Si和Ti含量对烧结态FiNiCrCoSix和FiNiCrCoTixHEAs腐蚀行为和表面形貌的影响。在样品表面观察到不同尺寸的均匀腐蚀和局部点烛,且FiNiCrCoSi0.3合金具有更小,更少的蚀坑,和优异的显微组织。

关键词：FiNiCrCoSix合金;FiNiCrCoTix合金;高熵合金;粉末冶金;腐蚀行为

机械合金化法制备(CoCrFeNiMn)90M10(M=Al,Hf)高熵材料的合金化行为及表征/王乃冉, 等. 中国有色金属学报(英文版), 2022, 32(7): 2253-2265.

摘要：研究机械合金化工艺制备(CoCrFeNiMn)90M10(M=Al,Hf)高熵合金粉末的合金化行为和显微组织。(CoCrFeNiMn)90Al10粉末具有双相固溶体结构;而在(CoCrFeNiMn)90Hf10粉末中发现了非晶相及纳米晶HfNi3相。(CoCrFeNiMn)90Al10粉末表现出更好的铁磁性能,这主要归因于双相共格界面易于诱导磁畴的运动。结合我们以前的工作,初步提出球磨态高熵合金粉末中固溶体和非晶相的形成规律。与已报道的铸态高熵合金规律相比,在球磨态高熵合金粉末中形成的固溶体相的混合焓随原子尺寸差变化的范围更宽。此外,高熵合金粉末中非晶相的混合焓或熵随原子尺寸差变化的范围比大块高熵金属玻璃的范围更宽。

关键词：高熵粉末;机械合金化;铁磁性;合金设计;相稳定性

部分再结晶对NiFeCoCrMn高熵合金显微组织和拉伸性能的影响/杜辉, 等. 中国有色金属学报(英文版), 2022, 32(3): 947-956.

摘要：为了调控NiFeCoCrMn高熵合金强度和塑性之间的平衡关系,采用传统的热力学加工技术(冷轧和再结晶),通过不同的再结晶退火工艺得到不同程度的位错强化,并对具有不同再结晶比例的合金进行拉伸性能测试。随着再结晶比例的增加,即应变硬化程度的下降,合金的均匀伸长率和加工硬化率显著提高,但屈服强度和抗拉强度降低。尤其在650 ℃分别退火10 min和15 min时,获得的再结晶比例分别为37%和74%,相应的屈服强度为1 003 MPa和742 MPa,均匀伸长率为4%和24%。强化主要来源于含高密度位错的未再结晶组织,而塑性则是由无应变的再结晶晶粒产生。

关键词：高熵合金;部分再结晶;显微组织;拉伸性能;强化机制

CoCuFeMnNi高熵合金瞬态液相连接的显微组织与力学性能评价/Karimi A M, 等. 中国有色金属学报(英文版), 2021, 31(10): 3063-3074.

摘要：研究CoCuFeMnNi高熵合金(HEA)的瞬时液相(TLP)连接。TLP连接使用AWSBNi-2夹层,温度为1 050 ℃,时间分别为20 min,60 min,180 min和240 min。采用扫描电镜和能谱仪表征连接时间对接头显微组织的影响。显微组织结果证实,约240 min时发生完全等温凝固。而连接时间为20 min,60 min和180 min的样品其连接区形成非热凝固区,含有富铬硼化物和Mn3Si金属间化合物。所有样品接头的等温凝固区中均形成γ-Ni固溶体。为了研究TLP连接时间对接头力学性能的影响,测量接头的剪切强度和显微硬度。结果表明,接头显微硬度值较小,相邻区显微硬度值较大。连接时间为20 min的样品接头具有最低的剪切强度100 MPa,而连接时间为240 min的样品具有最大的剪切强度180 MPa。

关键词：高熵合金;CoCuFeMnNi合金;瞬时液相连接;连接时间;固溶体;等温凝固;显微组织;力学性能

氮元素对CrFeMnVTi6高熵合金显微组织和力学性能的影响/张琳, 等. 中国有色金属学报(英文版), 2021, 31(8): 2415-2427.

摘要：为了评估氮元素的间隙固溶强化机制对高熵合金性能的影响,采用机械冶金化和放电等离子体烧结工艺制备N掺杂CrFeMnVTi6高熵合金,并利用XRD,SEM,TEM和FIB检测手段对合金的相组成及显微组织进行表征。试验结果显示,CrMnFeVTi6合金组织由TiNx,BCC,Laves相和B2有序相组成。因此,合金在低温区域(<380 ℃)具有极高的强度(>2 729 MPa)和硬度。针对该高熵合金的BBC基体进行不同强化机制的定量计算,结果表明,氮元素引起的间隙固溶强化效果为～634 MPa/at.%,远好于其他合金中的碳或硼元素,这表明,在高熵合金里添加氮元素能够有效提高合金强度。

关键词：高熵合金;氮元素;力学性能;间隙固溶强化

增材制造高强韧高熵合金中基于切变型相变的微裂纹抑制机理/李瑞迪,等. 中国有色金属学报(英文版), 2021, 31(4): 1059-1073.

摘要：研究选区激光熔化增材制造FeMnCoCrNi体系高熵合金的微裂纹行为,并采用XRD技术对激光打印后样品表面的残余应力进行分析。结果表明,经激光打印后等原子比FeMnCoCrNi高熵合金显示为稳定的单相面心立方(FCC)结构,出现残余拉应力,并产生微裂纹。相比之下,具有低层错能的非等原子比亚稳FeMnCoCr高熵合金在各种激光能量密度下均出现残余压应力,且无微裂纹形成。在激光熔化后的冷却过程中,亚稳高熵合金中发生的从FCC基体相到密排六方(HCP)相的切变型相变消耗了激光打印过程中的热应力,从而抑制微裂纹的产生。此外,相比于单相稳定高熵合金,亚稳高熵合金在拉伸变形过程中马氏体相变也有助于提高其抗拉强度和延展性。这些结果为增材制造领域设计开发高强、高韧、无裂纹的合金提供有益参考。

关键词：选区激光熔化;高熵合金;相变;微裂纹;残余应力

Fe22Co26Cr20Ni22Ta10高熵合金基复合材料的自润滑性能/肖维城, 等. 中国有色金属学报(英文版), 2021, 31(3): 744-752.

摘要：共晶高熵合金(EHEAs)具有高温稳定性和良好的力学性能,并有望在高温下应用于摩擦领域。为了研究其高温润滑性能,采用BaF2/CaF2共晶粉末作为润滑相,通过放电等离子烧结制备Fe22Co26Cr20Ni22Ta10-(BaF2/CaF2)x(x=3%～20%,质量分数)复合材料,在室温和高温下测试摩擦性能和力学性能。结果表明,随着BaF2/CaF2共晶粉末的增加,复合材料在600 ℃和800 ℃时的摩擦因数和磨损率明显降低。其中,共晶粉末含量为15%和20%的复合材料在600 ℃时具有最佳的润滑性能。复合材料的低摩擦因数和低磨损率主要归功于共晶高熵合金基体良好的力学性能、BaF2/CaF2相的润滑作用以及在磨损表面上形成的连续氧化物。

关键词：共晶高熵合金;自润滑复合材料;BaF2/CaF2共晶粉末;摩擦磨损性能;显微组织

800和1000℃退火对Al7Cr20FexNi73-x合金相析出和硬度的影响/吴长军, 等. 中国有色金属学报(英文版), 2021, 31(3): 734-743.

摘要：研究Fe含量对铸态、800 ℃和1 000 ℃退火后Al7Cr20FexNi73-x(x=13～66)合金的显微组织、相组成和显微硬度的影响。这些合金并非都由FCC单相组成,一些合金中存在BCC和B2相。研究证实,Al7Cr20Fe66Ni7合金中的BCC相是在冷却过程中由FCC相在900 ℃左右转变而来;而FCC相在800 ℃退火后的Al7Cr20Fe60Ni13合金中能稳定存在,从而导致富铁合金800 ℃退火后硬度降低。实验结果表明,由于B2粒子的析出,1 000 ℃退火后的FCC相中Al含量降低,合金硬度降低。此外,800 ℃退火后,在晶界析出少量富Al的B2颗粒及在FCC基体中析出一些纳米晶BCC相,使Al7Cr20FexNi73-x(x=41～49)合金硬度增加。这些结果将有助于Al-Cr-Fe-Ni基高熵合金的成分设计和加工工艺设计。

关键词：高熵合金;Al-Cr-Fe-Ni;相组成;显微硬度;热处理

超音速火焰喷涂与激光重熔Al0.2CrFeNi(Co,Cu)合金的干滑动磨损及氧化性能对比研究/Erdogan A ,等.中国有色金属学报(英文版), 2021, 31(8): 2428-2441.

摘要：用超音速火焰喷涂(HVOF)法在316L不锈钢基体上沉积Al0.2CrFeNiCo和Al0.2CrFeNiCu两种高熵合金涂层,然后对涂层进行激光重熔(LR)以改善其显微组织。研究LR工艺对涂层干滑动磨损和氧化行为的影响。结果表明,将粉末与单体元素混合导致HVOF涂层中形成内氧化物。LR消除了氧化物和气孔。LR后,两种合金中均以FCC相为主,而在Al0.2CrFeNiCo合金中观察到BCC,sigma和Cr2O3相。HVOF后,Al0.2CrFeNiCo和Al0.2CrFeNiCu涂层的硬度分别为HV 591和HV 361。LR后,其硬度分别减小到HV 259和HV 270。与其他样品相比,虽然HVOF涂层受载荷增加的影响最大,但其表现出最高的耐磨性,且基体的耐磨性最差。氧化试验后,HVOF涂层被完全氧化,氧化50 h后涂层因其多孔结构从基体上脱落。LR涂层具有较好的抗氧化性能。氧化试验后,Al0.2CrFeNiCo涂层主要由Cr2O3氧化层组成,Cr2O3氧化层在氧化试验后期的生长速度较慢,而Al0.2CrFeNiCu涂层则主要由尖晶石相组成。

关键词：高熵合金;激光重熔;超音速火焰喷涂(HVOF);磨损;氧化