激光熔覆沉积成形NbMoTaTi难熔高熵合金的组织与强度研究

通过激光熔覆沉积技术制备应用于航空航天工业的Nb Mo Ta Ti难熔高熵合金材料,通过X射线衍射判断出成形的合金晶体结构为体心立方的单相固溶体结构。高熵合金晶粒尺寸大多在2~12μm之间;平均显微硬度为397.6HV,室温抗压强度为1301.83MPa,1000℃高温抗压强度只达到347.28MPa,其原因可能与激光熔覆沉积成形Nb Mo Ta Ti高熵合金的过程中产生的气孔、未熔化/不完全熔化的Ta粉末粒子和裂纹有关,需进一步研究。

无序的新境界:高熵陶瓷

人类社会的进步与发展对材料性能提出了越来越高的要求,这是激励人们探索新的材料设计理论并开发新材料体系的原动力。近年来,性能优异的新材料不断涌现,并相继成为研究热点,由高熵合金发展而来的高熵陶瓷就是典型代表之一。2004年,中国台湾清华大学叶均蔚和英国牛津大学Cantor两个课题组几乎同时提出了高熵合金(High-entropy alloys)的概念。他们发现将(近)等原子比的多种合金元素高温熔炼,容易形成金属原子随机分布的面心立方、体心立方和六角密堆等具有简单晶体结构的单相固溶体,阻止了金属间化合物的生成,显示出典型的高熵效应。此后人们进一步归纳出高熵合金的四大效应,即热力学上的高熵效应、晶体学上的晶格畸变效应、动力学上的迟滞扩散效应和性能上的“鸡尾酒”效应。与传统合金相比,高熵合金表现出良好的结构稳定性、优异的力学性能以及功能特性,引发了材料界研究高熵材料的热潮。

Fe-Al_2O_3金属陶瓷选择性还原制备工艺研究

本文以Fe_2O_3、l_2O_3粉体为原料,在室温进行高能球磨,然后热压烧结制备(Fe,Al)_2O_3单相固溶体。对单相固溶体在H_2气氛下进行热处理,使固溶的Fe选择性还原析出为分散于Al_2O_基体中的金属颗粒。利用XRD、TEM分析还原产物,研究还原产物的物相,并观察还原后铁在氧化铝基体中的分布情况。

高熵纳米合金在电化学催化中的应用

高熵合金具有广泛的成分调制范围和固有的复杂表面,使其有望成为理想的电催化材料。最近的研究表明,高熵纳米合金在电催化反应中表现出优异性能。本文总结了近年来高熵纳米合金催化剂的研究进展。第一部分介绍了高熵合金的概念、结构及四个"核心效应";第二部分总结了包含碳热冲击法、纳米液滴介导电沉积法、快速移动床热解法、多元醇法和脱合金法等制备方法;第三部分探讨了高熵纳米合金电催化剂对于各个不同电化学反应的研究进展;在最后,本文展望了高熵纳米合金在电催化领域的未来发展趋势。

纳米晶TaZr_(2.75)C_(3.75)固溶陶瓷粉末的制备与表征

分别以TaCl_(5)和ZrCl_(4)为钽源和锆源,酚醛树脂为碳源,采用溶剂热结合碳热还原法合成单相固溶陶瓷粉末TaZr_(2.75)C_(3.75)(TZC)。通过热力学和原子尺寸效应值计算分析碳热还原法合成TaZrC粉末的可行性,研究乙酰丙酮含量、金属原子浓度以及溶剂种类等工艺参数对粉末相组成、微观形貌以及粒径的影响。结果表明,通过溶剂热结合碳热还原反应,1700℃可制备晶粒尺寸为纳米级的单相Ta ZrC固溶陶瓷粉末。增加乙酰丙酮的含量可以提高粉末的分散性。随着金属原子浓度的提升,粉末从球形转变为不规则形态,平均粒径从微米级(~2.13μm)减小至亚微米级(~0.140μm)。相比丁醇溶剂,乙醇作为溶剂可获得分散性更好、颗粒尺寸更小的粉末。

显微组织常用化学浸蚀试剂

纯金属及单相固溶体金属的浸蚀是一个化学溶解过程，两相或两相以上合金的浸蚀是一个电化学腐蚀过程（微电池作用）。下表为钢材常用的部分化学浸蚀剂。

料浆渗铝工艺,渗层结构及其性能的研究

在实验室条件下进行了料浆渗铝,渗层结构及其性能的研究。一系列的料浆渗铝工艺用来获得不同的渗层。X射线衍身,金相,机械性能和电化学等试验方法用来探明渗层的结构和性能。结果表明,本工艺的所有渗层结构均为铝在α-Fe中的单相固溶体,因而延展性较好、不易剥剥和开裂。碳钢经料浆渗铝后,抗蚀性显著提高。根据实验结果,找出最佳渗铝工艺。另外,由于本工艺简单,处理后工件表面非常光洁,且不受零件形状限制,料浆渗铝将是提高碳钢抗蚀性的有效途径。

AlxMo_(_(0.5))Nb_(_(0.5))Ta_(_(0.5))Ti_(1.5)难熔高熵合金组织和性能研究

研究了AlxMo_(_(0.5))Nb_(_(0.5))Ta_(_(0.5))Ti_(1.5)难熔高熵合金的微观组织结构和力学性能,从Al元素在该体系合金中固溶强化作用以及Al和过渡族元素的强键合作用两方面对合金性能变化进行了分析。结果表明,Al含量在0~0.75范围内,合金均呈BCC结构类型,随Al含量增加,合金的树枝状凝固组织逐渐细化,硬度增加。在室温条件下,低Al含量(x≤0.3)合金在压缩应变达70%不发生断裂,高Al含量(x≥0.4)合金则表现出明显脆性。在高温条件下,随Al含量增加,合金体系理论熔点降低,合金高温下压缩强度降低程度越来越大。

具有体心立方结构的碳间隙难熔高熵合金

间隙碳掺杂是改善高熵合金性能的一种有效方法.然而,迄今为止的相关探索局限于具有面心立方结构的高熵合金体系.本文系统研究了难熔高熵合金(Nb_(0.375)Ta_(0.25)Mo_(0.125)W_(0.125)Re_(0.125))_(100−x)Cx(x=0,5.9,11.1,15.8,20)的结构、力学和物理性能.实验结果显示,虽然初始的Nb_(37.5)Ta_(25)Mo_(12.5)W_(12.5)Re_(12.5)高熵合金(x=0)具有体心立方结构的主相和明显的杂相,其体心立方相的比例随着碳含量的增加而增加,并在x为20时接近100%.不仅如此,碳含量的增加导致体心立方晶格的膨胀、韦氏硬度的增强、剩余电阻率的增大,以及费米面附近的态密度的微小变化.所有这些特征与碳原子占据间隙位的预期一致.当碳含量大于或等于11.1时,X射线光电子能谱研究结果表明碳和金属原子间形成化学键,暗示一部分碳原子也可能占据晶格位.此外,半定量分析表明碳原子的引入导致的混合熵增加对稳定(近乎)单相固溶体发挥了关键作用.我们的工作不仅揭示了第一个具有体心立方结构的碳间隙高熵合金系列,而且有助于更好地理解碳在难熔高熵合金中的合金化行为.