High-entropy alloys in thermoelectric application:A selective review

Since the superior mechanical,chemical and physical properties of high-entropy alloys(HEAs)were discovered,they have gradually become new emerging candidates for renewable energy applications.This review presents the novel applications of HEAs in thermoelectric energy conversion.Firstly,the basic concepts and structural properties of HEAs are introduced.Then,we discuss a number of promising thermoelectric materials based on HEAs.Finally,the conclusion and outlook are presented.This article presents an advanced understanding of the thermoelectric properties of HEAs,which provides new opportunities for promoting their applications in renewable energy.

磁控溅射CoCrFeNi高熵合金薄膜的硬度和电阻率研究

目的研究溅射功率对CoCrFeNi高熵合金薄膜硬度和电阻率的影响,期望获得同时具有高硬度和高电阻率的高熵合金薄膜,为其在电阻薄膜领域的应用提供实验基础。方法在不同溅射功率条件下(40、60、80、100 W),利用CoCr合金靶、Ni片和Fe片拼接成合金靶,采用磁控溅射法在硅基底表面沉积CoCrFeNi高熵合金薄膜。利用XRD分析薄膜相结构,通过SEM分析薄膜成分和形貌,利用显微硬度计测量薄膜硬度,采用双电测四点探针法测定薄膜电阻率。结果不同溅射功率下制备的CoCrFeNi薄膜均与基底结合良好,呈柱状生长模式,且合适的溅射功率有助于获得等摩尔比高熵合金薄膜。随着溅射功率由40 W升高至100 W,薄膜结晶性得到改善,形成简单的FCC相,(111)择优生长更加强烈,柱状生长愈加明显,晶粒尺寸增大,硬度和电阻率降低。结论溅射功率对CoCrFeNi薄膜组织和性能具有重要影响。当溅射功率为40 W时,CoCrFeNi薄膜同时具有最高硬度和最大电阻率,其值分别为940.5HV和336.5μΩ?cm。

氩弧熔覆TiCrCuFeNi高熵合金涂层的组织与性能

采用氩弧熔覆工艺在Q235钢基体上制备了TiCrCuFeNi高熵合金涂层,采用SEM、EDS、XRD等对该涂层的组织进行了分析,并对其硬度、耐磨性、耐蚀性进行研究。结果表明:高熵合金涂层主要由FCC固溶体、BCC固溶体及Laves相组成;涂层表面显微硬度可达754.5HV;涂层的耐磨性较好,优于熔覆钴基合金涂层的,干磨时主要磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损;涂层在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性比06Cr19Ni10不锈钢的优异。

高熵合金熔覆涂层的研究进展

高熵合金熔覆涂层以其简单的结构、优异的性能、较大的应用潜力在材料表面工程中受到广泛关注。综述了高熵合金熔覆涂层的研究进展,探讨了热处理工艺等对高熵合金熔覆涂层的影响,总结了高熵合金熔覆涂层的应用研究,展望了高熵合金熔覆涂层的发展方向。

La_2O_3对镍基自熔合金熔覆涂层耐磨性的影响

通过在G111镍基自熔合金粉末中加入La2O3,利用氧-乙炔火焰喷涂工艺在Q235基体上制备熔覆涂层以提高其耐磨性。实验结果表明:添加适量的La2O3可细化熔覆涂层组织,提高熔覆涂层硬度和耐磨性,改善熔覆涂层和基体的结合状态。在一定范围内,熔覆涂层的表面硬度和耐磨性随La2O3含量的增多而显著提升,但其并不呈线性关系。当La2O3含量达到G111镍基自熔合金质量的0.6%时,熔覆涂层表面硬度和耐磨性均最佳,超过0.6%后,硬度和耐磨性反而会变差。

熔覆电流对AlCrFeCoNiCu高熵合金涂层显微组织的影响

采用氩弧熔覆工艺在06Cr19Ni10钢基体上制备等摩尔比AlCrFeCoNiCu高熵合金涂层。采用10%草酸溶液体系对不同熔覆电流制备的高熵合金涂层进行电解腐蚀,采用倒置金相显微镜观察试样显微组织,采用3D激光共聚焦显微镜对高熵合金涂层中的细小析出物进行微区三维显微形貌分析,并采用自动转塔显微硬度计对其截面显微硬度进行分析。结果表明,以不同熔覆电流制备的AlCrFeCoNiCu高熵合金涂层均由枝晶组织、枝晶间组织、块状析出物以及纳米级析出物组成。以240 A熔覆电流制备的涂层由于热输入过大,过热粗化的枝晶组织在凝固过程中发生臂端部位的熔解。240 A熔覆电流制备的熔覆层的表面硬度达到最高,但截面硬度较低。230 A熔覆电流制备的熔覆层的表面硬度、截面硬度均较理想。

熔覆电流对氩弧熔覆FeCrNiCoMn高熵合金涂层组织及显微硬度的影响

采用氩弧熔覆工艺在Q235基体上制备了等摩尔比FeCrNiCoMn高熵合金涂层,采用倒置金相显微镜、自动转塔显微硬度计及3D激光共聚焦显微镜对高熵合金涂层组织及显微硬度进行了分析。结果表明,不同熔覆电流下,FeCrNiCoMn高熵合金涂层均主要由枝晶组织和枝晶间组织组成,且其枝晶间组织中均生成了大量纳米级的析出物。在180~190 A范围内,随熔覆电流的增大,组织显著细化,且枝晶间组织中纳米级析出物形状规则,分布均匀;熔覆电流增大至200 A,涂层组织过度粗大,枝晶间组织被破坏,枝晶间组织中纳米析出物形状、分布均不理想。不同熔覆电流下,FeCrNiCoMn高熵合金涂层表面显微硬度差别不大。180、190 A熔覆电流制备的涂层比200 A熔覆电流制备的涂层截面显微硬度分布更理想。

钴掺杂TiO2纳米管阵列薄膜的制备及其光催化还原性能

用磁控溅射法在ITO玻璃基底上制备Ti-Co合金薄膜,对其阳极氧化处理制备出钴掺杂TiO2纳米管阵列薄膜,研究了钴掺杂对纳米管阵列薄膜的形貌、结构、吸收光谱以及光催化还原性能的影响。结果表明:钴掺杂TiO2纳米管阵列薄膜为锐钛矿相,管状阵列的管径均一、排列规整。钴掺杂使薄膜形成(001)择优取向。随着钴掺杂量的提高,薄膜吸收可见光的能力提高。钴含量(原子分数)为0.19%的薄膜光催化性能最优,可见光照150 min后对Cr(Ⅵ)的还原率可达98.4%。

氮流量比对磁控溅射(CoCrFeNi)N_x高熵合金薄膜的组织和性能的影响

采用直流磁控溅射法制备(CoCrFeNi)Nx高熵薄膜,研究了氮流量比对薄膜的力学性能和电磁性能的影响。结果表明,在不同氮流量比条件下制备的(CoCrFeNi)Nx薄膜,都具有致密的组织、简单的FCC结构并呈现(200)择优取向。随着氮流量比从10%提高到30%,薄膜的硬度和弹性模量随之增大,其最大值达到14 GPa和212 GPa;电阻率基本上呈增大的趋势,最大值达到138μΩ?cm;饱和磁化强度和磁导率随之减小,薄膜饱和磁化强度最高为427.43 emu/cm^3。薄膜的矫顽力约为0。

纳米孪晶强化CoCrFeNi高熵合金线材微结构及其在若干典型环境下的腐蚀行为

纳米孪晶强化CoCrFeNi高熵合金线材以其优异的力学性能被视为是传统线材面向苛刻工况应用的潜在替代品。采用电弧熔炼、冷热机械加工、剧烈冷变形技术制备纳米孪晶强化CoCrFeNi高熵合金线材,采用场发射扫描电镜(FE-SEM)、透射电镜(TEM)分析其微结构,利用电化学分析在3. 5%(质量分数) Na Cl,1 mol·L^(-1)H2SO4,1 mol·L^(-1)Na OH溶液中分别分析CoCrFeNi高熵合金线材的腐蚀行为,采用FESEM观察其在不同介质中的腐蚀形貌,分析CoCrFeNi高熵合金线材在不同介质中的腐蚀机制。结果表明,CoCrFeNi高熵合金线材经冷变形后呈纤维状组织,其在3种典型环境下的耐蚀性均较为理想。其在3. 5%Na Cl溶液中的腐蚀机制主要为点蚀,自腐蚀电流密度低至3. 85×10^-7A·cm^(-2),腐蚀后仅有极少量蚀坑存在。而在1 mol·L^(-1)H2SO4与1 mol·L^(-1)Na OH溶液为均匀腐蚀,自腐蚀电流密度分别可达1. 26×10^-6,7. 88×10^-6A·cm^(-2),腐蚀形貌呈均匀腐蚀特征。CoCrFeNi高熵合金线材在3. 5%Na Cl溶液、1 mol·L^(-1)H2SO4溶液与1 mol·L^(-1)Na OH溶液中均具有较好的耐蚀性,具备在这几种典型环境应用的潜力。