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。

含氟两亲性聚合物刷构筑及防污应用研究进展

表面接枝聚合物刷是一种改善表面理化性质,防止蛋白质等生物大分子和其他污损生物吸附的有效方法。含氟聚合物由于其强疏水性、低表面能和低表面粘附力等特点,是构建两亲性聚合物刷的理想组分之一。本文概述了含氟两亲性聚合物刷的构筑方法、种类和防污机理,着重介绍了该类涂层在抗蛋白、抗菌、藻类以及其他污损生物吸附方面的最新研究成果,详细分析了含氟两亲性聚合物刷化学组成、表面重构和弹性模量等因素对微相分离行为以及防污性能的影响规律。亲疏水组分比例会对涂层的相分离行为产生影响,改变亲疏水组分比例可以形成不同尺度、不同形貌的相分离结构,进而影响涂层的防污性能。亲疏水组分的连接方式会影响涂层表面的重构行为,实现涂层亲疏水性能的转变,进而实现调控涂层表面的防污行为。从分子设计层面初步揭示了含氟两亲性聚合物刷的防污机理。最后指出构筑新型的多种防污机制协同作用的多功能化含氟两亲性聚合物刷,是未来两亲性聚合物涂层的主要发展方向。

聚焦离子束快速制备锆合金三维原子探针样品

利用聚焦离子束快速精确的定位加工了锆合金的三维原子探针样品,通过合理控制加工束流和时间,制备出的针尖样品满足了三维原子探针观察样品的要求。利用三维原子探针从该样品上采集到了8 000多万的原子信息。聚焦离子束可实现三维原子探针样品的快速,便捷,高效制备。

非晶合金的离子辐照效应

非晶合金作为一种快速凝固形成的新型合金材料,引起了材料研究者的极大兴趣.微观结构上长程无序、短程有序的特征使其具有独特的物理、化学和力学性能,在许多领域展现出良好的应用前景,尤其是有望成为核反应堆、航空航天等强辐照环境下的备选结构材料.本文深入探讨非晶合金的辐照效应,主要讨论离子辐照对非晶合金微观结构、宏观力学性能以及其他物理化学性能的影响,可为进一步理解非晶合金的微观结构和宏观力学性能之间的关系提供有效的实验和理论基础,也可为非晶合金在强辐照环境下的服役性能预测提供实验依据,对推进非晶合金这一先进材料的工程化应用具有重要的理论与实际意义.

重稀土元素添加对Cu-Zr-Al合金非晶形成和力学性能的调控

稀土元素是改善非晶态合金形成能力和性能的重要添加剂,本文采用铜模吸铸法制备了一系列Cu_(50-x)Zr_(46)Al_(4)RE_(x)(RE=Dy,Tb,Gd;x=0,1,2,3,4)非晶态合金,系统地探究了重稀土元素Dy、Tb、Gd添加对Cu-Zr-Al合金非晶形成能力(GFA)和力学性能的影响。实验结果表明加入重稀土元素Dy、Tb、Gd后,合金系的玻璃转变温度显著降低,而过冷液相区宽度ΔT_(x)(ΔT_(x)=T_(x)-T_(g))增大,1%(原子分数)的Dy、Tb和3%(原子分数)的Gd添加获得了最大的γ=T_(x)/(T_(g)+Tl)参数值,表明合适的添加量有利于合金非晶形成能力的提高。同时,适量的Dy、Tb、Gd引入可以显著提高Cu-Zr-Al合金的塑性变形能力。硬度和γ参数随稀土元素含量的变化呈现相似的变化趋势,表明非晶形成能力与硬度之间存在一定的关联性。稀土元素添加导致非晶态合金样品硬度呈现更大的径向不均匀性,有利于合金塑性变形能力的提高。

非晶纤维的制备和力学行为

将块体材料制备成微纳米纤维时,其力学性能会得到进一步的提高,甚至具备块体材料所没有的力学行为.非晶态材料可经过熔体拉丝一次性成型而得到所需尺寸的均匀纤维,纤维表面质量好,其制备过程相对简单且节能.由于非晶材料短程有序、长程无序的结构,具备优异的力学性能,所以非晶纤维有着广泛的应用前景和基础研究价值.本文对能制备成非晶纤维且有优异力学性能的材料做了简单介绍,对非晶纤维的制备方法及其成型物理机制、非晶纤维的力学行为及其物理机制进行了综述,最后总结了非晶纤维的制备和力学行为的研究中存在的问题,对非晶纤维的发展前景做了展望.

大块非晶Nd_(60)Fe_(20)Co_(10)Al_(10)合金在晶化过程中磁粘滞行为的研究

通过铜模吸铸法制备出了Nd_(60)Fe_(20)Co_(10)Al_(10)大块非晶合金,研究了该合金在晶化过程中的结构与磁性能,并利用等待时间法研究了其在晶化过程中的磁粘滞行为,结果表明:在453~783 K温度退火时,合金的磁性能变化不大。当退火温度高于783 K时,合金的剩余磁化强度(M_r)、饱和磁化强度(M_s)和矫顽力(_iH_c)的值均急剧降低,在803K退火后,合金完全晶化,铁磁性消失。当合金在703和753 K退火后,合金的激活体积v_a和激活直径Da的数值变化不大,而合金的扰动场H_f则呈现先上升后下降的现象,并且在703 K时达到最大值,这是因为703 K样品中存在的亚稳相造成了扰动场的增加。此外,还讨论了这些微观磁性参数与合金宏观磁性能的关联性。

腔室压力对快淬Ce_(17)Fe_(78)B_6合金磁性能及微观结构的影响

采用熔体快淬法制备了Ce_(17)Fe_(78)B_6合金,研究了不同腔室压力对其磁性能和微观结构的影响。结果表明:在熔体快淬过程中,不同的腔室压力对Ce_(17)Fe_(78)B_6合金的磁性能和微观结构有着很大的影响。随着腔室压力的增加,快淬条带的矫顽力逐渐增大,但是剩磁和最大磁能积却呈现先升高后下降的趋势。XRD和TEM的研究结果表明:当腔室压力为0.05MPa时,Ce_(17)Fe_(78)B_6合金中硬磁相Ce_2Fe_(14)B的体积分数最高,而且晶粒细小且分布均匀,因而具有最佳的磁性能。

三元合金体系金属玻璃成分区域的初步预测

在用热学计算方法计算评估二元合金非晶形成能基础上,利用早期曾经提1/x参数预估了Zr-Cu-Al三元合金形成成分范围.步结果表明,当1/x>1.28时Zr-Cu-Al三元合金成分范围大致与前期大量实验到Zr-Cu-Al三元大块金属成分相符.在此基础上,计算Nd-Al-Fe和Nd-Al-Co三元合金中1/x值,分别为1/x>2.7和1/x>2.9;与早期研究结果相比较,表明1/x可以有效确定Nd-Al-Fe和Nd-Al-Co三元金属大致形成范围.最终,认为1/x可以有效确定三元金属大致形成成分范围.