体心立方BCC基多元合金中的共格析出及强化

固溶体基体上析出的第二相粒子的种类、形貌(大小和形状)以及分布,对提升合金的力学性能具有决定性作用,其中第二相粒子的共格析出更有利于提升合金的高温力学性能。例如,正是由于立方形态的L12-Ni 3Al有序超结构相在FCC固溶体基体的共格析出,才使得Ni基高温合金具有优异的高温力学性能。近年来,体心立方(BCC)基多元合金中的第二相共格析出强化使得该类合金展现出优异的力学性能,尤其是优异的高温强度,引起了广泛关注。在传统的BCC基工程合金材料中,主要采用非共格和半共格析出相对合金进行强化,然而第二相粒子在时效过程中易发生粗化,使得合金脆性增加,从而导致合金对工艺异常敏感。最新研究表明,在BCC基多主元合金中,可实现有序B2(L21)相在无序BCC基体上的共格析出,有望改善BCC基合金的强韧性。目前,获得的共格组织多表现为编织网状的调幅分解组织,很难实现球形或立方形态的共格纳米粒子析出,这也会造成合金具有极大的脆性,故如何在BCC基多主元合金中获得立方形或球形的共格粒子是目前的研究热点。研究表明,基体与有序析出相间的点阵错配度是决定析出粒子形状和大小的最关键因素,故通过调节多主元合金中的元素类型及含量来调控BCC基体和有序析出相(B2/L21)的成分,以调节二者的点阵错配,可以获得期望的共格组织。如BCC基特种钢和高熵合金中,通过调控成分可以调整BCC基体与共格B2相之间的点阵错配,继而使球形/立方形的B2粒子共格析出在BCC基体上,以获得一系列性能优异的BCC基特种钢及高熵合金。本文详细总结了几种典型的BCC基多元合金(如特种钢、高熵合金等)中共格析出相粒子的形貌、分布及力学性能;讨论了点阵错配度与析出粒子形貌之间的关系;并阐述了析出强化的机制;最后对共格析出强化的BCC基多元合金的发展及应用前景进行了展望。

FCC/L12共格高熵高温合金的研究进展

高温合金是航空航天、能源等领域的高端装备核心热部件的关键材料。多年来,研究人员通过微合金化和先进制造工艺等方法,不断提升传统高温合金的性能,但由于受到合金主元的熔点限制,当前先进高温合金的性能已接近其极限。自2004年以来,高熵合金作为一种新型的合金体系表现出优异的综合性能,得到了广泛关注。高熵合金包含多种主元,在性能上的鸡尾酒效应可以融合各个主元的特点,突破了单一主元对合金性能的限制。随着对材料性能需求的不断提高,高熵合金也不仅限于单相固溶体,近年来也开发了大量第二相强化的高熵合金。其中,高熵高温合金结合了高熵合金多主元设计思想和传统高温合金共格析出的结构特点,表现出稳定的FCC/L12相结构和优异的高温性能,为新型高温结构材料的开发提供了希望。然而,高熵高温合金的相形成规律缺乏可靠的理论,强化和变形机理缺乏系统研究。此外,高温材料在环境中的表面稳定性是在工程应用中衡量材料性能的重要指标,而相关研究较少。近年来,研究人员基于已有的合金设计经验和计算机模拟方法,开发了一系列高熵高温合金,通过添加多种合金化元素不断提高材料的高温性能,研究了L12相的析出形貌和热稳定性、FCC/L12间的晶格错配度等对高温强度、蠕变性能的影响,并且对一些综合性能优异的高熵高温合金进行了高温氧化和热腐蚀测试,推进了高温高熵合金的工业化应用。本文归纳了高熵高温合金的研究进展,分别对相形成规律、力学性能、高温氧化和热腐蚀等进行了简单介绍,分析了变形机制、氧化和热腐蚀机理,指明了未来高熵高温合金的发展方向,以期为高熵高温合金的研发和工程应用提供一定的参考。

新能源汽车驱动电机用高强无取向硅钢力、磁性能调控研究进展

新能源汽车能够有效缓解传统汽车行业对化石燃料的严重依赖和全球所面临的环境问题,是未来发展的必然趋势.驱动电机作为新能源汽车的动力核心,不仅需要具有优异的磁性能提高能源转换效率,同时需要具有高强度来抵抗高速运转时的离心力.然而,无取向硅钢的强度和磁性能难以兼顾,因此无取向硅钢力、磁性能的协同调控是新能源汽车驱动电机发展过程中的一个关键科学问题.本文综述了国内外有关高强无取向硅钢力学性能和磁性能调控的相关研究现状,分析了不同强化方式对无取向硅钢磁性能的影响,指出了新能源汽车驱动电机用高强无取向硅钢力学性能和磁性能协同调控的未来发展趋势,即多种强化方式共同作用或利用细小弥散的纳米共格析出相实现高强无取向硅钢力、磁性能的最佳匹配,为新能源汽车驱动电机用高强无取向硅钢的发展提供借鉴.

高熵合金中的第二相强韧化

高熵合金是由多种元素以等原子比或近等原子比合金化所形成的一类新型金属材料。不同于传统的以一元或二元为主的合金设计思想,高熵合金颠覆性的合金设计理念使得其具有独特的原子结构特征,因而呈现出许多优异的力学、物理及化学性能。但其力学性能还有需继续提高之处,FCC结构的高熵合金通常塑性较好但强度偏低,而BCC结构的高熵合金强度较高但塑性较小。第二相强韧化已经被应用在高熵合金中以改善其强韧性,目前已经开发了大量高性能第二相强韧化高熵合金。然而,由于高熵合金独特的结构和性能特点,其强韧化行为特点和机制与传统合金并不完全相同。从高熵合金第二相强韧化的研究现状出发,简要介绍了高熵合金中的第二相种类及其强韧化机理,并对高熵合金第二相强韧化的研究进行了简单的展望。

Precipitation hardening behavior of dilute binary Al-Yb alloy

The precipitation hardening behavior in dilute Al-Yb alloys upon annealing at different temperatures was investigated to shed light on the mechanism of micro-alloying element in aluminum alloys. When aging at different temperatures, the samples showed their corresponding peak hardness in the range of 400-416 MPa due to the precipitation of Al3Yb with L 12 crystal structure. The coarsening kinetics of the Al3Yb precipitates obeyed the LSW theory, which indicated that the coarsening process was controlled by the diffusion of Yb. The coherence between Al3Yb particles and matrix was maintained until the particle size reached 11 nm. When the particle size increased to about 2 nm, the shearing mechanism started to change to Orowan mechanism.