高熵合金粉体研究进展

摘要:【目的】为了推动高熵合金粉体领域的创新发展提供参考,对高熵合金的概念与分类、制备技术与应用现状进行总结和阐述。【研究现状】综述由4、5种或者更多金属元素以近等原子比例构成的混合熵高于1.6 R(R为气体常数)的高熵合金,也被称为多主元合金或复杂组元合金;与传统合金相比,高熵合金具有诸多性能优势,例如,优异的高、低温力学性能,良好的耐腐蚀性能和抗辐照性能等;概括高熵合金粉体制备技术,包括机械合金化、雾化法(水雾化、气雾化、等离子旋转电极雾化法)、射频等离子球化法、等离子电弧法、化学还原法等;总结高熵合金粉体在粉末冶金块体材料、增材制造、涂层(薄膜)、催化、储氢等领域的应用。【结论与展望】认为经过近10 a的发展,高熵合金粉体的制备和应用研究均取得了较好的进展,并已初步探索高熵合金粉体的市场化生产与应用的可行性;提出未来研究应聚焦于适用于难熔高熵合金粉体制备的新方法、新技术、批量化制备、性能优化与机制等问题。

铂银与铂金合金纳米材料研究进展

摘要:Pt-Ag和Pt-Au合金具有高强度、高弹性、高催化活性、高稳定性等优点,在现代化学工业、电气和电子工业等领域有重要的应用。近年来,Pt-Ag和Pt-Au 合金特别是纳米材料在新能源、信息技术、环境保护和生物医药领域的应用研究有了飞速发展。本文介绍了Pt-Ag合金在电催化技术、光催化技术、环保、生物医药、化工等领域和Pt-Au合金在新能源、传感器技术、环保、生物医药、化工等领域的应用研究进展,并展望了其发展方向。

基于图像处理的高熵合金图像定量分析技术

摘要: 扫描电子显微镜( scanning electron microscope,SEM) 在材料表征领域具有广泛的应用前景,然而所获得的图像通常难以直接提取定量信息。针对一种共晶高熵合金的扫描电镜图像,提出了一种基于机器学习和图像分割技术的自动化、定量化分析方法,该方法能够有效测量共晶高熵合金板条状区域的面积、长度、宽度、周长以及不同组分的占比。实验结果表明,本研究所提出的方法在高熵合金图像上具有良好的鲁棒性和准确性,为研究高熵合金材料的表面结构提供了重要的技术支持。

选择性激光熔化制备难熔高熵合金研究进展

摘要:旨在系统梳理选择性激光熔化(SLM)技术在难熔高熵合金(RHEAs)制备领域的研究现状,明确工艺参数-微观结构-性能之间的关联机制。揭示SLM 技术解决传统铸造RHEAs 晶粒粗大、成分偏析等问题的有效性,并探讨其在工程应用中的关键瓶颈与发展前景。研究表明:SLM 技术通过极端非平衡凝固实现了RHEAs 的微观结构创新,其独特的晶粒细化效应和原位纳米强化机制为开发高性能RHEAs 提供了新途径。通过统计分析近年国际权威文献中SLM 制备RHEAs 的工艺参数,系统研究能量密度对难熔高熵合金致密度、缺陷特征及元素分布的影响规律。结合文献中电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)等表征,阐明快速凝固条件下亚稳态相形成机制,定量分析晶粒细化与力学性能提升的对应关系。进一步阐明了如NbC、TiC 等纳米析出相通过晶界钉扎效应抑制晶粒粗化及提高材料抗氧化性能的机理。然而,尽管SLM-RHEAs 在复杂构件成形方面展现出显著优势,但残余应力分布不均及成分均匀性控制仍是制约其工业化应用的核心瓶颈。最后展望了其在生物医用植入物和航空航天部件等领域的潜力。

高熵合金成分设计、微观结构与性能优化的研究进展

摘要:高熵合金由于高构型熵设计,表现出高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀以及强延展性等优异性能。本文综述了高熵合金的成分设计、微观结构和性能优化的最新研究进展。分析了高熵合金的成分设计原则,包括高熵效应、多主元设计、相结构调控、尺寸效应与晶格失配等。探讨了高熵合金的微观结构,如相结构、固溶体的形成机理、第二相析出与强化效应、晶粒结构与晶界强化。同时,分析了高熵合金的力学性能,包括室温、高温、低温下的力学行为和疲劳性能。最后讨论了高熵合金在航空航天、核能、生物医用材料等领域的应用潜力与挑战,并对未来的研究方向进行了展望。深入研究高熵合金,不仅能推动材料科学的发展,还将为多个工业领域带来变革性的影响。

增材制造析出强化型高熵合金非均匀组织、析出行为及力学性能研究进展

摘要:析出强化型高熵合金实现了强度-塑性的良好结合,具有广阔的工程应用前景。增材制造的快速凝固特性在合金中引入了独特的非均匀微观组织特征,而在析出强化型高熵合金中,这些特征组织会显著改变合金的析出行为并最终影响合金的力学性能。综述了增材制造析出强化型高熵合金的4 种典型组织特征:异形晶粒形貌、凝固偏析、原位生成第二相和位错网络;重点关注了这些组织对后续热处理过程中析出行为(形核生长及粗化)的影响机制;进一步阐述了该类合金的拉伸性能、强化机理和变形行为,总结了目前的研究进展并展望了未来的研究方向。

WC含量对激光熔覆CoCrFeNiTi高熵合金涂层组织及耐腐蚀性能的影响

摘要:为了延长脱硫浆液循环泵叶轮的寿命,采用激光熔覆技术在脱硫浆液循环泵叶轮的母材30CrMnSiA钢表面制备了WC增强CoCrFeNiTi-WCx(x=0,5,10,15,20,质量分数,%)高合金涂层,研究了WC含量对涂层的显微组织、力学和耐蚀性能影响。研究发现 CoCrFeNiTi高熵合金涂层相组成为fcc(Fe-Ni)、bcc(Fe-Cr)、Laves(CoTi2)和AB-type(Ti的化合物),随着WC含量增加,Laves相衍射峰强度增强,且生成了新相碳化物(WC、TiC、Cr7C3和Fe3C)。CoCrFeNiTi高合金涂层主要组织为底部的胞状晶和顶部的等轴枝晶,随着WC含量增加,涂层组织主要为等轴枝晶,且晶粒尺寸逐渐细化。WC的加入提高了涂层的性能,其中CoCrFeNiTi-20%WC涂层硬度(HV0.2)最大,为6419MPa,且摩擦系数(0.664)和磨损率(1.3×102μm(s-N)-1)最小,耐磨性能最好,磨损机制主要为轻微的黏着磨损和磨粒磨损。此外,随着WC含量的增加,涂层表现出更低的腐蚀速率和腐蚀电流。其中,CoCrFeNiTi-20%WC涂层腐蚀电流最小,耐腐蚀性能最好。

镍基高温合金表面冲击强化机制及应用研究进展

摘要:为满足不断攀升的两机涡轮动力系统的快速发展,表面冲击强化技术在涡轮转子用高温合金表面强化的应用及相应机制的研究受到了广泛关注。然而,高温合金表面硬化层在高温服役环境下的回复、再结晶行为难以避免,由此引起的表面强韧化、抗疲劳效果的退化,成为制约表面冲击强化技术在先进高温合金关键部件深入应用的瓶颈。本文总结了近年来镍基高温合金表面冲击强化机制及应用研究进展,分析了表面冲击强化对镍基高温合金表面强韧性及抗疲劳的作用规律,探究了高温合金表面冲击硬化层在高温及长期时效过程中的显微组织、微结构演化及其对高温稳定性的作用机理。以期为发展镍基高温合金表面冲击强化、提高两机涡轮转子疲劳抗力提供基础。

新型ECAP工艺制备超细晶材料研究进展

摘要:等径角挤压(equal channel angular pressing,ECAP)因可制备出超细晶材料而受到界内广泛关注。其制备出块体超细晶材料具有优异的力学性能与耐腐蚀性能,目前已在航空航天、生物医疗、机械电子等领域得到率先应用,成为国内外材料学者研究的热点。然而, ECAP技术在发展和应用过程中仍然受到多重限制。对ECAP工艺进行优化与改进已成为发展趋势。初期,诸多学者通过实验研究证明:新型ECAP可达到“一次挤压,多次应变”的效果,晶粒细化更加明显,可制备出力学性能优异的材料。近年相关学者采用有限元模拟方法,探究新型ECAP技术的影响因素,从而对生产进行指导。本文评述了近年来国内外新型ECAP制备超细晶材料相关研究进展,从工艺原理出发,将新型ECAP工艺分为工艺优化与模具改进两大类,重点对7种不同新型ECAP工艺及研究现状进行归纳总结,对不同ECAP工艺后超细晶材料的显微组织、力学性能进行深入分析, 最后对新型ECAP制备超细晶材料过程中存在的问题与今后的研究方向进行总结与展望,以期为开发晶粒细化效果更佳、生产效率更高的剧烈塑性变形技术提供参考。

镍基单晶高温合金的研发进展

摘要:单晶高温合金是先进航空发动机、燃气轮机的核心热端材料,单晶叶片要求高、制造工艺复杂、容错空间小,在高温、复杂应力、氧化和热腐蚀等苛刻环境下工作。本文概述了近几年镍基单晶高温合金在合金研制、组织性能演化和表征、近服役环境下力学行为评价以及叶片制造工艺等方面的研发进展,并简单介绍了难熔高熵合金等“下一代”新型高温结构材料的研发情况。