轻质高熵合金研究现状

高熵合金由于具有独特的合金设计理念和优异的性能而受到广泛关注。早期的高熵合金主要基于过渡族元素、难熔元素或者稀土元素,密度相对较高,从而极大限制了其应用。轻质高熵合金是基于Al、Li、Mg、Ti等轻质元素开发的一类新型高熵合金,在材料轻量化的趋势下,关于轻质高熵合金的研究逐渐增多。轻质高熵合金作为高熵合金的新分支,具有低密度、低模量、高比强度、高比硬度的独特优势。除此之外,轻质高熵合金还具有高熵合金的高强度、高硬度、优异的耐磨性、良好的耐氧化性、优异的耐腐蚀性、良好的抗高温氧化和抗高温软化性能以及良好的生物相容性等特点。这些性能上的优势使得轻质高熵合金在航空航天以及生物科技领域极具应用潜力。目前,轻质高熵合金的研究主要涉及成分开发、制备、组织结构表征、性能特点等。新成分的开发与设计主要利用经验参数与相图计算以及第一性原理计算相结合的方法。合金的制备以感应熔炼、电弧熔炼和机械合金化等方法为主;轻质高熵合金的相组成与组织结构通常包括非晶态组织、单相多晶组织、多相复杂组织等;其性能方面的研究主要涉及力学方面的强度、硬度、高温蠕变等,还包括抗氧化性、耐蚀性以及生物相容性等。本文从轻质高熵合金的成分设计、制备方法、组织特征、性能特点等方面进行了综述,并指出了轻质高熵合金所面临的问题与挑战。

Ag元素添加对Cu-Zr-Al基金属玻璃纳米压痕行为的影响

采用铜模吸铸法制备得到不同Ag含量的Cu_(45)Zr_(45)Al_(10-x)Ag_(x)(x=1、2、3、5,原子分数,%)金属玻璃。利用纳米压痕技术系统地探讨了Ag元素添加对Cu-Zr-Al基金属玻璃纳米塑性变形行为的影响。借助经验方程拟合纳米压痕蠕变曲线求得应变速率敏感指数(m),进而计算出蠕变过程中的剪切转变区体积(Ω)。通过Kohlrausch-Williams-Watts方程拟合蠕变深度曲线,分析蠕变过程中的弛豫行为。结果表明,Ag含量增加导致KWW方程的扩展指数(β)增加。与此同时,Cu-Zr-Al基金属玻璃的硬度随微量Ag元素含量的增加而提高,并且在维持高硬度的基础上提高了塑性。本工作为理解金属玻璃热稳定性与力学性能的相关性奠定了基础。