难熔高熵合金研究进展

综述难熔高熵合金目前的研究现状,阐述难熔高熵合金成分设计,归纳包括金属元素和非金属元素对难熔高熵合金结构与性能的影响。另外描述不同制备方法下,难熔高熵合金的微观结构与力学性能,讨论难熔高熵合金基复合材料及其强化机制。对难熔高熵合金未来发展进行展望,并对其未来研究方向提出以下建议:通过不同相之间界面设计,多相协同增强难熔高熵合金;设计并优化难熔高熵合金成分,开发出室温易加工的难熔高熵合金;结合高通量计算方法,快速筛选出难熔高熵合金成分和微观结构;利用增材制造技术对难熔高熵合金组织与结构进行调控;对难熔高熵合金基复合材料进行构型化设计,均衡难熔高熵合金基复合材料的强塑性匹配。

钛合金中ω相变的研究进展

钛合金中的ω相及其相变对合金的组织性能影响较大,因此近年来ω相变也成为钛合金研究中的热点问题之一。从ω相的形成、分解、组织形貌以及ω相辅助α形核的角度总结归纳了相关研究报道,对比了相关模型观点的优缺点,阐述了ω相目前仍存在的学术分歧。

钛铝合金中氧化膜TiO_2的价电子结构分析

采用基于固体与分子经验电子理论(EET)提出的自洽键距差(SCBLD)法,计算了TiO_2的价电子结构参数及其结合能。计算结果表明:由于晶体结构内最强键的键能很大(205.8282KJ/mol),且在晶体内均匀分布,TiO_2表现出良好的热稳定性;TiO_2晶体内两种主干键的键能值大(205.8282KJ/mol和137.5898KJ/mol),约占总能量的95%,晶体在升温过程中表现出很强的抵抗热运动的能力和较高的熔点;TiO_2中较弱共价键比较多,容易产生内应力,会引发TiAl合金的脆性。

(GNPs+B)/TC4复合材料组织和硬度研究

采用放电等离子烧结技术(SPS),制备石墨烯纳米片(GNPs)、硼粉(B)增强TC4钛基复合材料(TiMCs)。利用扫描电镜、拉曼光谱对混合粉末以及烧结后材料的组织进行了研究。利用维氏硬度仪对复合材料进行硬度测试。结果表明:GNPs和B与基体原位反应生成TiC颗粒(TiCp)和TiB晶须(TiBw)构成的非连续网状结构能有效细化晶粒,使晶粒粒径从118.8μm减小到33.1μm。GNPs和B的加入可以显著提高材料的维氏硬度,GNPs/TC4和(GNPs+B)/TC4复合材料的维氏硬度分别为3.91和4.15 GPa,相比于TC4钛合金(3.37 GPa)分别提高了16%和23%。GNPs/TC4和(GNPs+B)/TC4复合材料硬度的提升可以归因于晶界处的硬质颗粒(TiBw和TiCp)的存在。

时效处理对Ti-5Fe合金组织及硬度的影响

研究了时效处理对Ti-5Fe合金组织及硬度的影响。结果表明,合金从β相区淬火后,合金的相组成为淬火ω相、α相和亚稳β相;在300、350、400℃时效后,合金组织为α相、β相以及等温ω相;在450℃时效后,合金组织中只观察到α相和β相;在Ti-5Fe合金中,ω相大量存在的温度低于450℃。随着时效温度的升高,合金的硬度先升高后下降,这主要是由合金在时效过程中α相的析出和ω相的形成与分解导致的。

二级时效处理对Ti-3Al-7Fe合金组织和硬度的影响

研究了二级时效对Ti-3Al-7Fe合金组织和硬度的影响。结果表明,合金经889℃×40 min固溶并第一级时效(350℃)+第二级时效(600℃×8 h)处理后,合金组织中析出的α相弥散分布,未出现与β相混合的片状α相;第一级时效为300℃时,二级时效处理也能使合金组织中析出较多α相,但是α相发生聚集,合金组织不均匀;单级时效处理和第一级时效分别为400、450℃的二级时效处理后,Ti-3Al-7Fe合金组织中在晶界及亚晶界附近出现了夹杂残余β相的片状α相,且合金的组织不均匀。单级时效处理和二级时效处理后,合金的硬度较固溶处理具有较高的硬度。

石墨烯/Ti60复合材料组织与力学性能研究

石墨烯与Ti60合金粉末经过球磨混合后,采用放电等离子烧结法(SPS)制备出石墨烯/Ti60复合材料,并在900℃对其进行热轧加工。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、金相显微镜和万能试验机对烧结态与轧制态Ti60合金、石墨烯/Ti60复合材料的微观组织和力学性能进行分析。结果表明:添加质量分数为0.1%的石墨烯能够减小复合材料原始β相尺寸,增大α相尺寸。经热轧加工后,石墨烯/Ti60复合材料在室温、600℃和700℃的抗拉强度分别为1353.0、746.6和391.7 MPa,相比Ti60合金分别提高了9.24%、9.46%和2.99%。

TiC/Ti层状复合材料组织与力学性能研究

为了平衡钛基复合材料(titanium matrix composites,TMCs)的强度和延展性,通过电泳沉积将氧化石墨烯(graphene oxides,GOs)沉积到Ti箔表面,然后进行放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)制备了具有层状结构的原位TiC/Ti复合材料,并对复合材料进行冷轧和退火处理从而进一步优化复合材料的综合力学性能。结果表明,烧结过程中,Ti箔表面的GOs与Ti基体反应形成了原位TiC,从而形成了TiC/Ti层状复合材料,随着沉积时间的增加,分布在Ti层之间的TiC的含量增加;复合材料经过冷轧和退火后,退火态材料的晶粒为等轴晶,且TiC仍然保持层状分布特征。沉积时间120 s时,烧结态材料的抗拉强度(UTS)为555 MPa,伸长率(δ)为15%;退火态材料的抗拉强度为568 MPa,伸长率为27%,相比于烧结态材料,退火态材料达到了较好的强塑性匹配。此外,基于微观组织及断裂行为的分析对复合材料的强韧化机制进行了讨论。