激光熔覆制备高熵合金的研究现状及发展趋势

多主元高熵合金的发展现状及前景

多主元高熵合金的发展现状及前景 06级材料物理与化学刘泽摘要多主元高熵合金又称为高混乱度合金，其是以多种金属元素皆占有高原子百分比为特点的合金，突破了以1种或2种金属元素为主的传统合金的发展框架，是一种新的合金设计理念。高熵合金具有许多有别于传统合金的组织和性能特点。重点介绍了高熵合金的定义、组织和性能特点及其应用，并介绍了该方向的一些研究进展。关键词：多主元合金高熵合金组织性能引言到目前为止，传统合金的配方仍不脱离以1种金属元素为主的观念，人类依此观念配制不同合金，采用不同的制造加工工艺，进而应用到不同的地方，都是在这个框架下发展及改善的。另外，传统合金的发展经验告诉我们，虽然可以通过添加特定的少量合金元素来改善合金的性能，但合金元素种类的过多会导致很多化合物尤其是脆性金属间化合物的出现，从而导致合金性能的恶化，如变脆，此外，也给材料的组织和成分的控制带来很大困难，因此合金元素的种类越少所能得到的金属内部结构越单纯。但是上世纪90年代初，台湾学者提出了多主元高熵合金的概念，即：就是多种主要元素的合金。在该合金中，其中每种主要元素都具有高的原子百分比，但不超过35%，因此没有一种元素能占有5O％以上，也就是说这种合金是由多种元素集体领导而表现其特色。而且研究表明，多种主元素倾向混乱排列而形成简单的结晶相。因为没有人用过如此多种主元素做出单纯的晶体结构，所以这一发现前所未见。高熵合金拥有许多特性，而极高的硬度、耐温性以及耐蚀性是其显著特点。而高熵合金材料在铸态或是完全回火状态等工艺处理下所表现出的微结构纳米化、非晶态倾向也使得高熵合金在应用性方面有着广阔的前景。目前中国台湾清华大学正联合工研院材料所、成功大学开展高熵合金大型纳米化和非晶化的研究计划。

机械合金化制备高熵合金研究进展

第１９卷第３期２Ｏｌ２年６月金属功能材料ＭｅｔａｌＩｉｃＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＭａｔｅｒｊａｌ８Ｖ０１．１９，Ｎｏ．３Ｊｕｎｅ，２０１２机械合金化制备高熵合金研究进展陈哲１’２，陆伟１’２，严彪ｈ２（１．同济大学材料科学与工程学院ｔ上海２０１８０４１２．上海市金属功能材料开发应用重点实验室，上海２０１８０４；）摘要：高熵合金作为一种新型合金逐渐被人们所关注，机械合金化是一种制备先进材料的固态加工工艺，利用机械合金化制备高熵合金也为高熵合金的发展及应用开拓了广阔的领域。本文介绍了高熵合金的简单概念，并从机械合金化中的元素选择、高熵合金粉末的后处理工艺及机械合金化制备高熵合金的研究方向三个方面综述了其研究进展。关键词：高熵合金；机械合金化；研究进展中圈分类号：ＴＧｌ４文献标识码：Ａ文章编号：１００５—８１９２（２０１２）０３—００５１一０５ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅＳｓｏｆＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＨｉｇｈＥｎｔｒｏｐｙＡｌｌｏｙｂｙＭｅｃｈａｎｉｃａｌＡｌｌｏｙｉｎｇＣＥＨＮＺｈｅｌ”，ＬＵＷｅｉｌ”，ＹＡＮＢｉａ０１“，（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒ８ｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２．Ｃｈｉｎａ；２．ＳｈａｎｇｈａｊＫｅｙＬａｂ．ｏｆＤ＆ＡｆｏｒＭｅｔａ卜ＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒ神ｔ：Ａ５ａｎｅｗａＩｌｏｙ。ｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙａｌＩｏｙｈａｓｇｒａｄｕａｌｌｙａｔｔｒａｃｔｅｄ。ｕｒａｔｔｅｎｔｉｏｎ．Ａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌａ１１０ｙｉｎｇｉｓａｓｏｌｉｄｓｔａｔｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｔｏｐｒｏｄｕｃｅａｄｖａｎｃｅｄｍａｔｅｒｉａｌ．Ｓ０ｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙｂｙｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｌｌｏ—ｙｉｎｇｅｘｐａｎｄｔｈｅｆｉｅＩｄｆｏｒｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄａｐｐｌｊ∞ｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｌｌｏｙ．Ｔｋｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃ矗ｔｈｅｓｉｍｐｌｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆｔｈｅｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙａｎｄｒｅｖｉｅｗｓｔｈｅｒｅｓｅａｆｃｈｐｒｏｃｅ５５ｏｆｔｈｅａｌｌｏｙｔｉｎｃｌｕｄｉｌｌｇｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｅｌｅｍｅｎｔｓ，ｐｏｓ卜ｐｒｏ—ｃｅ８ｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｐｏｗｄｅｒａｎｄｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅａＵｏｙ．Ｋｅｙ钾ｏｒ凼：ｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｌｌｏｙｉｎｇ；ｒｅｓ篦ｆｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓ传统观念的合金通常是选择一种元素或化合物作为基体，并添加其他微量元素来提高合金某个方面的性能，来满足设计者的需求。若逐渐增加其他元素的含量成为多主元合金（即含有多种元素，且每种元素的含量均占主导地位）时，会生成很多金属问化合物，合金便会具有很高的脆性，并在加Ｔ和结构分析上都会带来一定的困难。为克服这种缺陷，我国台湾学者［１］提出了高墒合金的概念，从而改变了这种传统观念。高熵合金通常含有５种或５种以上的主要元素，且每种元素的含量均在５％～３５％之问。由于具有较高的混合熵，高熵合金通常为单一的ＦＣｃ或ＢＣＣ固溶体，从而具有优良的性能，如高强度、良好的热稳定性、较高的耐磨性和耐腐蚀性等。目前，大多数研究者都采用电弧熔炼法制备高熵合金［２￣６］，但是传统熔炼法会限制样品的尺寸与形状，并限制其进一步应用。机械合金化（ＭＡ）作为一种制备先进材料的方法，更容易得到纳米晶和非晶结构，从而进一步提高高熵合金的性能，并扩展其应用范围。作者简介：陈哲（１９８７一），男，辽宁锦州人．硕士生，Ｂｍａｉｌ：ｗｏｒｌｄｃｚ＠ｓｉｒＩａ．ｃｏ札通讯作者：陆伟（１９８１一）。讲师．硕士生导师，Ｅ－ＩＩＩａｉｌ：ｗｅｉｌｕ＠ｔｏｎｇｊｉ．ｅｄｕ．ｃ也万方数据

高熵合金发展近况和展望

本科生毕业设计（论文）文献综述题目：高熵合金退火态拉伸性能姓名：周华学号：20130800630 学院：材料科学与工程学院专业：材料科学与工程（金属材料成型加工放向）指导教师：魏然 2017年1月15日

摘要多主元高熵合金又称为高混乱度合金，其是以多种金属元素皆占有高原子百分比为特点的合金，突破了以1种或2种金属元素为主的传统合金的发展框架，是一种新的合金设计理念。高熵合金具有许多有别于传统合金的组织和性能特点。重点介绍了高熵合金的定义、组织和性能特点及其应用，并介绍了该方向的一些研究进展。关键词：多主元合金高熵合金组织性能引言到目前为止，传统合金的配方仍不脱离以1种金属元素为主的观念，人类依此观念配制不同合金，采用不同的制造加工工艺，进而应用到不同的地方，都是在这个框架下发展及改善的。另外，传统合金的发展经验告诉我们，虽然可以通过添加特定的少量合金元素来改善合金的性能，但合金元素种类的过多会导致很多化合物尤其是脆性金属间化合物的出现，从而导致合金性能的恶化，如变脆，此外，也给材料的组织和成分的控制带来很大困难，因此合金元素的种类越少所能得到的金属内部结构越单纯。但是上世纪90年代初，台湾学者提出了多主元高熵合金的概念，即：就是多种主要元素的合金。在该合金中，其中每种主要元素都具有高的原子百分比，但不超过35%，因此没有一种元素能占有5O％以上，也就是说这种合金是由多种元素集体领导而表现其特色。而且研究表明，多种主元素倾向混乱排列而形成简单的结晶相。因为没有人用过如此多种主元素做出单纯的晶体结构，所以这一发现前所未见。高熵合金拥有许多特性，而极高的硬度、耐温性以及耐蚀性是其显著特点。而高熵合金材料在铸态或是完全回火状态等工艺处理下所表现出的微结构纳米化、非晶态倾向也使得高熵合金在应用性方面有着广阔的前景。目前中国台湾清华大学正联合工研院材料所、成功大学开展高熵合金大型纳米化和非晶化的研究计划。 1. 高熵合金发展及应用现状高熵合金概念是在1995年由台湾学者提出，在该合金中，其中每种主要元素都具有高的原子百分比，但不超过35%，因此没有一种元素能占有5O％以上，也就是说这种合金是由多种元素集体领导而表现其特色。此合金的设计理念与传

退火对激光熔覆FeCrNiCoMn高熵合金涂层组织与性能的影响

第４１卷　第３期中　国　激　光Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．３２０１４年３月ＣＨＩＮＥＳＥ　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＬＡＳＥＲＳ　Ｍａｒｃｈ，２０１４退火对激光熔覆ＦｅＣｒＮｉＣｏＭｎ高熵合金涂层组织与性能的影响翁子清１，２　董　刚１，２　张群莉１，２　郭士锐１，２　姚建华１，２１浙江工业大学激光加工技术工程研究中心，浙江杭州３１００１４２浙江省高端激光装备协同创新中心，浙江杭州（）３１００１４摘要　采用激光熔覆的方法在４５＃钢基体上制备了表面形貌良好的ＦｅＣｒＮｉＣｏＭｎ高熵合金涂层，为了研究该高熵合金涂层的抗高温软化性能，分别在５５０℃、７００℃、９００℃、１０００℃、１１６０℃下对涂层进行了２ｈ的退火实验。用扫描电镜（ＳＥＭ）、Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）和显微硬度计分别研究了涂层退火前后的微观形貌、相结构及显微硬度的变化。结果表明，熔覆态涂层组织为柱状树枝晶结构，主要由面心立方固溶体（ＦＣＣ）和少量体心立方固溶体（ＢＣＣ）构成，其平均显微硬度为５４０ＨＶ０．２。５５０℃、７００℃、９００℃退火后涂层的组织长大不明显，９００℃退火后涂层ＢＣＣ固溶体相衍射峰变得非常明显，１０００℃和１１６０℃退火后组织逐渐长大，相转变为单一的ＦＣＣ结构。合金涂层经过不同温度退火后，显微硬度呈现先增大后减小的趋势，在９００℃退火后，涂层硬度最高为６６５ＨＶ０．２，说明该合金涂层在低于９００℃时具有良好的抗高温软化性能。关键词　激光技术；激光熔覆；高熵合金涂层；退火；显微硬度中图分类号　ＴＧ１４６．４；ＴＧ１５６．２文献标识码　Ａｄｏｉ：１０．３７８８／ＣＪＬ２０１４４１．０３０３００２收稿日期：２０１３－０８－１４；收到修改稿日期：２０１３－０９－１３基金项目：浙江省自然科学基金青年基金（ＬＱ１３Ｅ０５００１２）作者简介：翁子清（１９８９—），男，硕士研究生，主要从事激光熔覆方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｅｎｇｚｉｑｉｎｇ１２８＠１６３．ｃｏｍ导师简介：姚建华（１９６５—），男，教授，博士生导师，主要从事激光加工技术方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌａｓｅｒ＠ｚｊｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ（通信联系人）Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　Ａｎｎｅａｌｉｎｇ　ｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ＦｅＣｒＮｉＣｏＭｎＨｉｇｈ－Ｅｎｔｒｏｐｙ　Ａｌｌｏｙ　Ｃｏａｔｉｎｇ　Ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｂｙ　Ｌａｓｅｒ　ＣｌａｄｄｉｎｇＷｅｎｇ　Ｚｉｑｉｎｇ１，２　Ｄｏｎｇ　Ｇａｎｇ１，２　Ｚｈａｎｇ　Ｑｕｎｌｉ　１，２　Ｇｕｏ　Ｓｈｉｒｕｉ　１，２　Ｙａｏ　Ｊｉａｎｈｕａ１，２１　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　Ｌａｓｅｒ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ　３１００１４，Ｃｈｉｎａ２　Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ　Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　Ｈｉｇｈ－ｅｎｄ　Ｌａｓｅｒ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ　３１００１４，烄烆烌烎ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ＦｅＣｒＮｉＣｏＭｎ　ｈｉｇｈ－ｅｎｔｒｏｐｙ　ａｌｌｏｙ　ｃｏａｔｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｎｉｃｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ　ｉｓ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｏｎ　４５＃ｓｔｅｅｌ　ｂｙｌａｓｅｒ　ｃｌａｄｄｉｎｇ．Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｏｆ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｔｏ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏａｔｉｎｇ，ｔｈｅａｎｎｅａｌｉｎｇ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｃｏａｔｉｎｇ　ａｒｅ　ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ　ａｔ　５５０℃，７００℃，９００℃，１０００℃，１１６０℃ｆｏｒ　２　ｈ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｐｈａｓｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏａｔｉｎｇｓ　ａｎｎｅａｌｅｄ　ａｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ　ａｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ　ｂｙ　ｓｃａｎｎｉｎｇ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＳＥＭ），Ｘ－ｒａｙ　ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ）ａｎｄ　ｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓ　ｔｅｓｔｅｒ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃｏａｔｉｎｇ　ａｆｔｅｒ　ｌａｓｅｒ　ｃｌａｄｄｉｎｇ　ｉｓ　ｍａｉｎｌｙ　ｃｏｍｐｏｓｅｄ　ｏｆ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｄｅｎｄｒｉｔｅｓ　ａｎｄｅｘｈｉｂｉｔｓ　ｓｉｍｐｌｅ　ｆａｃｅ－ｃｅｎｔｅｒｅｄ　ｃｕｂｉｃ（ＦＣＣ）ａｎｄ　ｍｉｎｏｒ　ｂｏｄｙ－ｃｅｎｔｅｒｅｄ　ｃｕｂｉｃ（ＢＣＣ）ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｐｈａｓｅｓ　ｗｉｔｈ　ａｖｅｒａｇｅｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓ　ｏｆ　５４０ＨＶ０．２．Ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏａｔｉｎｇ　ｇｒｏｗｓ　ｕｐ　ｓｌｉｇｈｔｌｙ　ａｆｔｅｒ　ｂｅｉｎｇ　ａｎｎｅａｌｅｄ　ａｔ　５５０℃，７００℃ａｎｄ　９００℃．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅ　ｃｏａｔｉｎｇ　ｆｏｒｍｓ　ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ　ｍｏｒｅ　ＢＣＣ　ｐｈａｓｅ　ｗｈｅｎ　ａｎｎｅａｌｓ　ａｔ　９００℃．Ｗｈｉｌｅ　ａｔ　１０００℃ａｎｄ　１１６０℃，ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｇｒｏｗｓ　ｕｐ　ｇｒａｄｕａｌｌｙ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｈａｓｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｓ　ｉｎｔｏ　ｓｉｎｇｌｅ　ＦＣＣ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ａｓ　ｔｈｅ　ａｎｎｅａｌｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＦｅＣｒＮｉＣｏＭｎ　ｃｌａｄｄｅｄ　ｃｏａｔｉｎｇ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ　ｆｉｒｓｔｌｙ，ａｎｄｔｈｅｎ　ｄｅｃｒｅａｓｅｓ，ｔｈｅ　ｈｉｇｈｅｓｔ　ｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓ　ｉｓ　６６５ＨＶ０．２ａｆｔｅｒ　ｂｅｉｎｇ　ａｎｎｅａｌｅｄ　ａｔ　９００℃．Ｉｔ　ｉｎｄｉｃａｔｅｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅＦｅＣｒＮｉＣｏＭｎ　ｈｉｇｈ－ｅｎｔｒｏｐｙ　ｃｏａｔｉｎｇ　ａｆｔｅｒ　ｌａｓｅｒ　ｃｌａｄｄｉｎｇ　ｅｘｈｉｂｉｔｓ　ｎｉｃｅ　ｔｅｍｐｅｒｉｎｇ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｂｅｌｏｗ９００℃．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｌａｓｅｒ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；ｌａｓｅｒ　ｃｌａｄｄｉｎｇ；ｈｉｇｈ－ｅｎｔｒｏｐｙ　ａｌｌｏｙ　ｃｏａｔｉｎｇ；ａｎｎｅａｌｉｎｇ；ｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓＯＣＩＳ　ｃｏｄｅｓ　１６０．３９００；３５０．３３９０；３５０．３８５００３０３００２－１

项目名称高熵合金的相形成规律及组织-性能研究

项目名称: 高熵合金的相形成规律及组织-性能研究推荐单位：北京科技大学项目简介：高熵合金是近二十年来通过独特的成分设计理念而开发出来的一类性能优异的新型金属材料，具有高强度、高硬度、高耐蚀和耐磨性、优异的磁学和热学等特征，在航空航天、精密机械、能源化工、信息和生物材料等高科技领域都具有重要应用或有潜在应用前景。高熵合金多主元的成分特点，使其具有一系列不同于传统合金的组织结构和性能特征，同时也带来大量的科学问题有待解决。传统的材料理论无法对高熵合金中出现的一些新奇现象进行合理解释。高熵合金的相形成机理和结构-性能关联等是当前高熵合金研究的热点和难点，也是高熵合金领域面临的两个最基本的科学问题。为此，从2005年起，项目组在国家自然科学基金和国家外专局和教育部“111”创新引智计划等项目支持下，利用高分辨电镜、原位中子衍射等先进实验技术结合第一性原理计算、热力学计算和统计分析对高熵合金的原子结构、相形成规律和形变机理进行了深入研究，获得了高熵合金固溶体相形成规律，揭示了高熵合金独特的结构-性能关系。基于这些规律，设计开发了一系列新型高性能高熵合金材料。项目取得了以下三个方面的原创性成果： 1. 高熵合金中相形成规律及结构预测：从原子尺寸差、混合焓和混合熵的角度出发揭示了高熵合金中固溶体相的形成规律；基于混合熵与混合焓相平衡原理，结合原子尺寸差参数提出了高熵合金相结构的设计准则。 2. 高熵合金中独特的结构-性能关系：揭示了FCC单相固溶体高熵合金中晶粒长大动力学及其独特的Hall-Petch关系；阐明了合金元素对典型高熵合金结构和性能的作用规律。

3. 新型高熵合金的研制：研制出力学性能优异的AlCoCrFeNiTi 体心立方固溶体高熵合金和面心立方固溶体结构的CoCrCuFeNiTi高熵合金；开发出高塑性、高电阻率、高饱和磁化强度的高熵合金；研制出具有拉伸塑性的高强度BCC结构TiZrHfNb难熔高熵合金。本项目的研究成果不仅加深了对高熵合金形成机理的认识，而且在高熵合金固溶体相形成规律及合金相结构设计、以及具有优异性能的新型高熵合金的研制方面做出了重要贡献。截止到2015年6月，项目相关成果发表SCI论文60多篇，被SCI他人引用2500多次。在Progress in Materials Science、Acta Materialia 等一流学术期刊上的10 篇代表性论文被他人引用1436次，单篇SCI他引最高达321次，其中6篇论文入选ESI 前1%高被引学术论文，1篇论文入选2014年度中国百篇最具影响国际学术论文。主要完成人及学术贡献第一完成人：吕昭平，本项目的负责人，对本项目创新点有重要贡献，是所列代表性论文[7,8]的通讯作者，论文[1]的合作者。第二完成人：张勇，本项目的主要参与人，对本项目创新点有重要贡献，所列代表性论文[1,2,6,9]的第一作者，论文[1,2, 3, 4, 5, 6, 9]的通讯作者第三完成人：刘雄军，本项目的主要参与人，对本项目创新点有重要贡献，所列代表性论文[8]的合作者。第四完成人：吴渊，本项目的主要参与人，对本项目创新点有重要贡献，所列代表性论文[7, 8]的合作者。第五完成人：王辉，本项目的主要参与人，对本项目创新点有重要贡献，所列代表性论文[8]的合作者。第六完成人：何俊阳，本项目的主要参与人，对本项目创新点有重要

高熵合金性能的研究现状

Metallurgical Engineering 冶金工程, 2018, 5(1), 17-24 Published Online March 2018 in Hans. https://www.360docs.net/doc/9e9555079.html,/journal/meng https://https://www.360docs.net/doc/9e9555079.html,/10.12677/meng.2018.51003 Research Status of High Entropy Alloy Performance Lijuan Lan, Yingying Gu, Tianjiao Pu, Heguo Zhu* School of Materials Science and Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing Jiangsu Received: Feb. 22nd, 2018; accepted: Mar. 8th, 2018; published: Mar. 19th, 2018 Abstract Due to its high strength, high hardness, excellent wear and corrosion resistance, good thermal stability at high temperatures and high oxidation resistance properties, high-entropy alloy is a new alloy with great development potential in areas such as aerospace and electronic communi-cation. Research status on the properties of high-entropy alloys is reviewed, including mechanical properties, corrosion resistance and high temperature oxidation resistance. Main effective factors on properties are separately discussed, with alloy elements, preparation process, plastic deforma-tion and alloy ratio included. The deficiencies existed in high-entropy alloys’ researches are sum-marized. The prospects of the properties of high-entropy alloys are also proposed. Keywords High Entropy Alloy, Mechanical Properties, Corrosion Resistance, Oxidation Resistance 高熵合金性能的研究现状兰利娟，顾莹莹，濮天姣，朱和国* 南京理工大学材料科学与工程学院，江苏南京收稿日期：2018年2月22日；录用日期：2018年3月8日；发布日期：2018年3月19日摘要高熵合金是一种新型合金，具有高的强度与硬度、优异的耐磨性与耐腐蚀性及强的热稳定性和抗氧化性*通讯作者。

高熵合金综述

Nature封面高熵合金：更强更韧更具延展性 5月18日，Nature封面报道了新加坡自由撰稿人XiaoZhi Lim 的一篇题为《Mixed-up metals make for stronger, tougher, stretchier alloys》（混合金属制造更强、更韧、更具延展性的合金），介绍高熵合金相关进展。高熵合金概念由台湾科学家叶均蔚于1995年提出的。高熵合金含有多种主要元素，每种元素介于5%-35%之间。传统金属则是以一种元素为主，而高熵合金是多元素共同作用的结果。所以高熵合金是一种颠覆数千年以来的合金制备方法。与传统合金相比，高熵合金表现出更高的强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀等等。但是，高熵合金的机理及其科学问题尚未得到很好的理解。目前的高熵合金体系也只是通过“鸡尾酒”方法调配而成, 还没有科学系统的选择合金元素的理论。以下是材料牛编辑整理的Nature文章内容：咋眼一看，这个设备更像是在建造一个微型景观。一圈喷嘴对从四个喷管喷出的金属粉末加热，形成往下的光束。混合物进而凝聚成晶粒，形成一个逐步生长的柱状合金。当合金有2厘米高时，平台将其托到一遍，设备接着建造另一个。整个结果看起来是一个摩天大楼模型。这些金属柱子由位于Lowa的美国Ames国家实验室建造，它反应了科学家们在对待合金上的重大改变。

制造合金的标准配方技术从远古铸剑到制造现代制造发动机引擎叶片一直在沿用，也就是将有用的金属并混合一系列提升性能的东西，例如在铁中加碳制成钢。但Ames的设备正在制造高熵合金实验样品，它由四个、五个，甚至更多的元素以严格的相同的比例混合而成。这种简单的配方可以出产那些比传统材料更轻、更强的合金，并且更耐腐蚀、耐辐照等等。最终，研究者们希望这个方法能够出产与以往完全不同的磁性或电性能的合金，并形成新一代技术。北京科技大学新金属国家重点实验室张勇认为“我们几乎已经探索过传统金属的所有方面，而对于高熵合金这方面的研究是全新的。”高熵合金尚未从实验室推广到市场，不过有研究者们正在朝这方面努力，期望在高温炉衬和超轻型航天材料等方面获得潜在应用。而这些领域同样在中国、欧洲、美国等地获得了资金支持。帕特森空军基地实验室材料科学家Daniel Miracle认为“”我们并不是在谈论一种材料，而是上升到如何混合元素的哲学。” 找到新而激动的东西的机会是很高的。去年，他和同事们估计过从一组26个元素中，抽取3、4、5、6种金属元素等量混合，可得到大约313560种合金。更大的数量的合金可以扩展元素的选择得到。但德国波鸿鲁尔大学的材料工程师Easo Georg认为并不是所有的混合都能奏效。科学家们仍在研究哪些是有效而哪些不是。他认为“可探索的空间仍然是非常巨大的，而我们目前只看到一小部分宇宙。”

高熵合金的研究进展

高熵合金的研究进展邓景泉1，操振华2 （1.滁州学院机械学院，安徽滁州239000；2.南京大学现代工程与应用科学学院，南京210093）摘要：高熵合金（HEAs ）是多主元合金设计理念下正处在探索阶段的新型合金。本文从高熵合金的成分、相结构、制备工艺及性能等方面归纳、分析、综述了国内外最新研究进展，文章结尾讨论了该类合金的研究及发展趋势。关键词：高熵合金；多主元；结构性能中图分类号：TB331；TF133；TB304 文献标志码：A 文章编号：1673-2928（2018）06-0011-05 收稿日期：2018-08-20 基金项目：国家自然科学基金（51671103）。作者简介：邓景泉（1966-），男，安徽蒙城人，博士，副教授，主要从事金属材料工艺及性能研究。 DOI:10.19329/https://www.360docs.net/doc/9e9555079.html,ki.1673-2928.2018.06.004 2018年11月第17卷第6期（总第96期）安阳工学院学报 Journal of Anyang Institute of Technology Nov,2018 Vol.17No.6（Gen.No.96） 2004年我国台湾Yeh 在Advanced Engineering Materials 第一次提出了高熵合金的概念[1-2]，至今被引用800余次。高熵合金应用是一个全新的设计理念：多组员，4种或5种及以上；多主元，即每种合金元素的原子百分比相等或近似相等，每种元素都是主要元素，构成纳米尺度的材料复合，产生“鸡尾酒”效应（如图1所示）。根据热力学知识，形成合金的自由能为：ΔGmix=ΔHmix －TΔSmix 。当合金的混合熵高到一定程度，其足以抵消混合焓的作用时，高熵的状态是自由能为负、相对稳定的状态[3] 。合金系的混乱度高即体系的混合熵高，合金的有序度差，趋向于生成具有简单结构的相，而且生成的相的数目也远远小于经典吉布斯相律所预测的合金体系平衡相数目[4-5]。高熵合金由于多主元原子尺寸差异导致晶格各个阵点位置不同程度的偏移，产生晶格畸变。图1五元体心立方结构高熵合金晶格示意图 Yeh [6]分析了CuNiAlCoCrFeSi 合金X 射线衍射峰的矮化、宽化数据，同一层原子面的高低不平，这使得X 射线在衍射过程中，在不平整的布拉格面上产生明显的散射，衍射峰出现矮化、宽化，计算的理论值与实验数据基本吻合，证明了晶格畸变的存在。Guo [7]通过中子衍射研究ZrHfNb 等多主元高熵合金，也证明了晶格畸变的存在。2013年， Tsai K Y [8] 通过FeCoNiCrMn 体系中不同的高温扩散偶实验，发现5个组元元素在该高熵合金基体中的扩散速率都要远低于其他单主元合金，表明在高熵合金中的畸变晶格应力场对扩散的阻碍以及大量不同原子困难的协调扩散导致。“鸡尾酒”效应，即多种主元高熵合金可以看作是原子尺度的复合材料，多种元素的本身特性和元素之间相互作用使高熵合金呈现一种复杂效应，印度的科学家最早提出Ranganathan 即“鸡尾酒效应”[9] 。如果合金由较多的抗氧化元素，如铝、硅，则合金的高温抗氧化能力就会提高。1高熵合金的成份及组织结构1.1高熵合金微观结构 1.1.1面心立方固溶体结构的高熵合金早期的高熵合金体系多以CoCrFeNi 四元面心立方固溶体为基体，加入其他元素提高性能。Yeh 等加入Cu 形成以CoCrCuFeNi 为代表的面心立方固溶体结构的高熵合金[1]；Cantor 等加入Mn 形成以CoCrFeMnNi 为代表的面心立方固溶体结构的高熵合金[6]。例如AlxCoCrFeNi [10]（x≦0.3）、CoCrCuFeMn?Ni [11-12]等都是单相面心立方结构的高熵合金。1.1.2体心立方固溶体结构的高熵合金张勇等在CoCrFeNi 四元面心立方固溶体基体中加入Al 元素，形成以AlCoCrFeNi 为代表的体心立方固溶体结构的高熵合金。第四周期3d 副族元素及高熔点难熔炼金属元素形成的高熵合金基本

激光熔覆Alx CrFeCoCuNi高熵合金涂层的显微组织与性能研究-

文章编号:１００１-９７３１(２０１６)０６-０６１６７-０６激光熔覆Al x CrFeCoCuNi高熵合金涂层的显微组织与性能研究? 郑必举,蒋业华,胡文,刘洪喜 (昆明理工大学材料科学与工程学院,昆明６５００９３) 摘要:采用CO２激光熔覆技术在AISI１０４５钢基底上制备了Al x CrFeCoCuNi涂层.通过改变Al的含量来研究其对显微组织和耐磨性能的影响.涂层的微观结构二化学成分和相结构分别通过扫描电镜二能谱和X射线衍射进行了分析.研究结果表明,Al x CrFeCoCuNi高熵合金涂层主要包括熔覆层二结合区和热影响区.熔覆层和基底具有很好的冶金结合.熔覆层主要由等轴晶和柱状晶组成.XRD分析可知,由于高熵效应使得Al x CrFe-CoCuNi高熵合金涂层相结构主要为简单面心和体心立方结构.Al x CrFeCoCuNi的表面硬度最高可以达到７５８Hv,是基底的３倍,而且显微硬度随着Al含量的增加而升高.Al含量高的涂层具有高的硬度,从而提高了耐磨性能. 关键词:高熵合金;磨损;显微硬度;激光熔覆中图分类号: TG１５６．９９文献标识码:A DOI:１０．３９６９/j．issn．１００１-９７３１．２０１６．０６．０３００引言几百年来,传统的合金体系通常是以一个元素为主元,例如铁合金二铝合金和钛合金等,主要元素含量通常占到５０％(原子分数)以上,再添加少量其它元素来改变结构和性能,但是由于固溶度的原因导致添加元素的量是有限的.为了解决这个限制,中国台湾学者叶均蔚在１９９５年打破了传统观念,提出了新的合金设计概念[１-３].高熵合金被定义为,合金至少包含５种元素,且每种元素的含量在５％~３５％(原子分数).这种合金凝固后由于高熵效应主要形成简单的固溶相,而不是复杂的脆性相.通过成分优化后的高熵合金具有高强度二低电阻率二优异的耐磨性能和抗腐蚀性能[４-６]. 现在,制备高熵合金的主要方法是真空电弧熔炼制备块状铸锭[７-１２].这种技术限制了铸锭的尺寸,因为形成简单固溶相的高熵合金要求较高的冷却速率.另外,高熵合金里含有多种贵金属,大块材料的成本很高.因此,在低成本钢基底上制备高熵合金涂层可以扩大其应用.在激光熔覆过程中,冷却速率可以达到１０３~１０６K/s,而且这个过程也是原位合成.更重要的是,激光熔覆涂层与基底为冶金结合,具有较小的热变形和非平衡反应[１３-１５]等优点.所以激光熔覆制备的高熵合金涂层对其扩大应用范围具有重要意义.在本文中,通过激光熔覆技术来制备Al x CrFeCoCuNi高熵合金涂层,研究了Al含量对涂层质量二微观结构二显微硬度和耐磨性能的影响.１实验 AISI１０４５钢基底试样尺寸为３０mm?３０mm?３mm.基底先用６００~２０００＃砂纸研磨,然后将其在氢氧化钠溶液中清洗２０min,从而去除表面上的污垢或油脂,最后用去离子水彻底冲洗.实验所用Cu二Ni二Co二Fe二Cr二Al粉末(９９．９９％)的颗粒尺寸平均为５５μm,将其以等摩尔比进行充分混合,并加入聚乙烯醇溶液制备成熔覆膏,然后在基底表面上涂敷约０．８mm的预置层,干燥约３６h.实验所用CO２激光器的波长为１０．６μm;光斑直径为７００μm.焦点定在样品的表面以上５mm,扫描速度为１mm/s,激光功率密度固定为８００J/cm２. 高熵合金熔覆层的物相组成由X射线衍射仪进行分析;电镜(JSM-５３１０二日本)及其能谱仪定性分析了涂层微观结构和化学成分;HXD-１０００维氏显微硬度计来测量高熵合金熔覆层横截面的显微硬度,在样品表面取５个不同地方进行测量,然后取平均值;以销盘式磨损试验装置进行滑动磨损试验,长度为２０mm 和直径为４mm的销样在硬度为６００Hv的钢盘上以速度为３．１４m/s进行实验.用单位滑动距离的磨损体积损失来计算磨损率,直到总的磨损时间达到５０min.２结果与讨论２．１涂层的显微组织激光加工参数对涂层的质量二微观形貌和性能有重要的影响.因此,本文试样的涂层都是在最优激光７６１６０郑必举等:激光熔覆Al x CrFeCoCuNi高熵合金涂层的显微组织与性能研究 ?基金项目:云南省教育厅资助项目(KKJA２０１３５１００４);昆明理工大学分析测试基金资助项目(２０１３０１９７) 收到初稿日期:２０１５-０５-１０收到修改稿日期:２０１５-０８-１５通讯作者:郑必举,E-mail:zhen g bi j u＠g mail．com 作者简介:郑必举(１９８２－),男,山西大同人,副教授,博士,主要从事激光表面改性研究.