梯度异质结构CoCrNi中熵合金的设计及变形机理研究

CoCrNi是一种典型的中熵合金,其具有塑性高但拉伸强度较低的特点,这种强塑性权衡问题限制了其工程应用范围。本文采用轧制退火和旋转加速喷丸工艺,在CrCoNi中熵合金中引入梯度晶粒尺寸和孪晶的异质结构。结果表明,这种设计实现了优良的强塑性,其屈服强度和抗拉强度分别为665 MPa和950 MPa,同时断裂塑性达到40.6%。在拉伸变形过程中,梯度晶粒异质结构能够产生非均匀变形诱导硬化,提升合金屈服强度的同时,保持高的加工硬化率和优异的延展性。因此,基于轧制退火和旋转喷丸工艺,引入梯度晶粒异质结构是克服合金强度-延展性失衡问题的有效途径。

高熵合金抗氧化性能研究现状及展望

高熵合金作为一种新型的合金体系表现出良好的力学性能及其他功能特性,在近十几年的发展中出现了一系列力学性能优异的合金体系。3d过渡元素高熵合金即使在低温(77 K)下也具有良好的断裂韧性,难熔高熵合金在高温下具有远高于高温合金的强度,轻质高熵合金具有极高的比强度。另外,相比于传统合金,高熵合金还具有更多的成分、结构设计空间。而在实际的工业应用中,不仅需要讨论材料的力学性能,也需要注意材料的耐环境性能,尤其是抗氧化性。近年来,研究者们也意识到高温条件下快速氧化限制了高熵合金的高温应用性。合金元素的添加及其含量是影响高熵合金抗氧化性及应用的关键因素。通过添加适量的抗氧化组元来提高传统合金及高熵合金的抗氧化性是目前研究的主要方法。目前已经出现了一些兼具优良高温力学性能和抗氧化性的合金体系,如AlCrMoTi-M体系,其中AlCrMoNbTi在1000℃时不仅具备良好的力学性能,还具有优异的抗氧化性能。研究证实在合金中添加Al和Cr元素能够有效地提升高熵合金的抗氧化性能,另外通过形成一些复合氧化物也能为合金提供较好的保护。然而,研究者也发现一些元素的组合将会降低材料抗氧化性能,如含Al合金中添加Ti,含Cr合金中添加Nb都会使本应形成的保护膜失效。本文介绍了高熵合金基本的氧化行为,总结了目前相关报道的高熵合金中Al、Cr、Si等关键合金元素和其他常用元素对高熵合金抗氧化性能的影响。通过对目前的数据分析,为平衡高熵合金力学性能与抗氧化性能、腐蚀性能等综合性能的设计提供参考,为高熵合金的工业应用提供思路。

功能POSS掺杂新型生物基环氧树脂的制备

采用环氧氯丙烷法制备了新型生物基没食子环氧树脂、环氧基笼形倍半硅氧烷(E-POSS)、经甲基丙烯酸修饰的E-POSS(AE-POSS);利用浇注工艺制得新型杂化纳米生物基环氧树脂复合材料。考察了E-POSS,AE-POSS用量对新型杂化纳米环氧树脂复合材料的增韧效果、热稳定性、相容性的影响。结果表明:添加E-POSS,AE-POSS可提高复合材料的冲击强度及热稳定性;w(AE-POSS)为18%时,复合材料冲击强度较纯没食子环氧树脂提高了3.46 k J/m^2;w(E-POSS)为18%时,复合材料初始热降解温度较纯没食子环氧树脂提高了46.4℃。

高熵合金跨尺度异构强韧化及其力学性能研究进展

高熵合金突破了传统合金设计理念的桎梏,具有高强度、高硬度、高耐磨性及抗腐蚀性,是一种具有巨大发展前景的新型金属材料。然而,金属材料的强度与塑性之间存在倒置矛盾关系,高熵合金仍受困于这一难题。因此,设计开发兼具高强度与高塑性的高熵合金材料已成为目前研究热点与难点。近年来,异构设计理念在传统金属材料强韧化这一问题上得到发展,如何设计异构高熵合金以实现高熵合金强韧化,使合金兼具高强度与高塑性,引起了科研人员的重视。本文从异构显微组织尺度出发,综述了目前存在的异构显微结构设计方法,分析了不同异构组织对其强韧化机制及力学性能的影响,并对未来高强韧高熵合金显微结构设计进行了展望。

协同提高新型轻质Ti_(2)VZrNb_(0.5)Al_(0.5)高熵合金抗氧化性能与力学性能

提高抗氧化性能是难熔高熵合金高温应用的首要要求.本研究中,我们将Al代替50%Nb添加到Ti_(2)VZrNb难熔高熵合金中,以提高其抗氧化性能与力学性能.结果表明,相比于Ti_(2)VZrNb合金,Ti_(2)VZrNb_(0.5)-Al_(0.5)合金的抗氧化性得到了显著提升,这是由于在合金表面形成了连续的Al_(2)O_(3)+ZrO_(2)氧化层保护膜.同时,Ti_(2)VZrNb_(0.5)-Al_(0.5)合金室温屈服强度高达1273 MPa,相比于Ti_(2)VZrNb合金强度提升66%.结构表征说明,Ti_(2)VZrNb_(0.5)-Al_(0.5)合金强度提升得益于其较大的固溶强化效果.较轻元素Al的添加使得该合金具有较低的密度(5.44 g cm^(−3)),相比于T i_(2)V Z r N b合金密度降低8.2%,这使得该合金的比强度高达234 MPa cm3 g^(−1).同时,Ti_(2)VZrNb_(0.5)-Al_(0.5)合金也具有较高的压缩塑性(>50%).综合这些结果,该合金是迄今为止所报道的性能最好的难熔高熵合金.