难熔高熵合金制备及性能研究进展

本文简述了难熔高熵合金的含义与特点,归纳了各类难熔高熵合金(块体、薄膜、涂层)的制备方法,重点阐述了难熔高熵合金的综合性能。建议通过构建专门的难熔高熵合金数据库优化成分设计,并着重于不同制备方法的工艺性研究。针对目前难熔高熵合金存在室温脆性大、密度大、成本高等不足,提出可根据所需难熔高熵合金的性能而选择不同的制备方法,以便未来工业化应用。

轻质高熵合金的研究进展

目前以一种或两种金属元素为主元的传统轻质合金在工业应用上有诸多局限性,如铝合金室温强度低、镁合金室温塑性和耐腐蚀性差且不易加工等。2004年叶均蔚首次正式提出高熵合金概念。高熵合金概念的提出为轻质合金的发展提供了新方向。区别于传统轻质合金,轻质高熵合金具有多种主元元素且混合熵较高,往往倾向于生成简单固溶体相。且轻质高熵合金表现出四大显著效应,即热力学上的高熵效应、动力学上的缓慢扩散效应、结构上的晶格畸变效应及性能上的"鸡尾酒"效应。独特的晶体结构和特性,使得轻质高熵合金具有传统轻质合金无法比拟的优点,如高强度、高硬度、优良的高温抗氧化性和耐腐蚀性能等。综述了轻质高熵合金的研究现状,阐述了轻质高熵合金的组元设计、制备方法、微观结构及合金性能,分析了轻质高熵合金现存的问题,并对轻质高熵合金未来的发展趋势进行了展望。

激光熔覆原位自生Ti-Al-B功能涂层的结构特征及其高温抗氧化性能

为改善钛合金固有高温抗氧化性较差而影响其在极端环境下长寿命服役的问题,采用激光熔覆原位自生技术在TC4钛合金表面制备了Ti-Al-B功能涂层.通过XRD、OM、SEM、XPS、显微硬度计、管式电阻炉分别表征了涂层的物相组成、金相组织、微观形貌、显微硬度和在800℃下循环氧化120 h后的抗氧化性能.结果表明,涂层与基材形成了良好的冶金结合,涂层由α-Ti、Ti_(3)Al、TiB、Al_(2)O_(3)及少量Ti的氧化物组成.涂层中的Ti主要以Ti和Ti_(3)Al形式存在,Al主要以Ti_(3)Al和Al_(2)O_(3)形式存在.涂层最高显微硬度达到1177.5 HV_(0.2),是基材的3.27倍.涂层在800℃下循环氧化120 h后的抗氧化性能较TC4钛合金基材提高了10~15倍.涂层高温抗氧化性能得以改善的原因主要归功于B对组织的晶粒细化和涂层表面连续致密氧化膜对空气中氧向涂层内扩散的阻碍作用.激光熔覆原位自生Ti-Al-B功能涂层能显著改善钛合金的高温抗氧化性能.

钛合金表面激光熔覆AlCoCrFeMoVTi高熵合金涂层的摩擦磨损和高温抗氧化性能

为提高钛合金的摩擦磨损和高温抗氧化性能,采用激光熔覆技术在Ti6Al4V(TC4)钛合金表面制备了近等原子比的AlCoCrFeMoVTi高熵合金(HEA)涂层。借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等分析了涂层的物相组成和显微组织;利用HDX-1000维氏硬度仪测试了熔覆层显微硬度;通过UMT-3摩擦磨损试验机和GSL-1400X型管式电阻炉分别测试了HEA涂层的摩擦磨损性能和高温抗氧化性能。结果表明,HEA涂层主要由面心立方(fcc)、体心立方(bcc)二元共晶相组成;HEA涂层最高显微硬度HV0.2为10990 MPa,是基体TC4的3.29倍;涂层摩擦系数为0.31,磨损体积为1.79×10^(-4)mm^(3),分别为基体的59.62%和12.01%;在800℃恒温下氧化50h后,HEA涂层的氧化增重为1.49 mg,仅为基体的16.37%。激光熔覆高熵合金AlCoCrFeMoVTi涂层能显著改善Ti6Al4V钛合金的摩擦磨损和高温抗氧化性能。