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低维度及低密度多主元合金

中国材料进展 2025年第1期44卷 1-14,123页

作者：张峻浩李蕊轩张勇北京科技大学新金属材料国家重点实验室北京100083

主要介绍了低维度、低密度多主元合金的研究进展与发展前景。多主元合金通常包括中熵合金和高熵合金。高熵合金通过“熵调控”设计理念,克服了传统合金材料在强度与韧性上的限制,展现出优异的力学性能。然而,密度大和成本高的缺点限制... 详细信息

主要介绍了低维度、低密度多主元合金的研究进展与发展前景。多主元合金通常包括中熵合金和高熵合金。高熵合金通过“熵调控”设计理念,克服了传统合金材料在强度与韧性上的限制,展现出优异的力学性能。然而,密度大和成本高的缺点限制了其广泛应用。为解决这些问题,研究者们开发了低维度中、高熵合金材料和低密度高熵合金(即轻质高熵合金)。详细介绍了低维度中、高熵合金和低密度高熵合金的制备方法、性能特点和发展前景。一维多主元合金,即中、高熵合金纤维,主要通过热拉拔、冷拉拔和玻璃包覆法制备,在室温和低温条件下均表现出优异的力学性能,在高熵合金纤维柔性材料和复合材料等领域中应用前景广阔;二维高熵合金,即高熵薄膜,可通过物理气相沉积等技术制备,表现出超高的硬度和良好的高温稳定性,在航空航天、能源等极端条件下的应用潜力巨大;低密度高熵合金,即轻质高熵合金,不仅具有高熵合金高强度、耐腐蚀和耐高温的特性,还具有密度低的优点,在航空航天等极端环境领域将发挥重要作用。

关键词：低维度低密度多主元合金中熵合金高熵合金制备方法力学性能

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多主元合金中局部化学短程有序的研究进展

稀有金属材料与工程 2023年第4期52卷 1507-1519页

作者：丁佳琪左家栋王亚强张金钰吴凯刘刚孙军西安交通大学金属材料强度国家重点实验室陕西西安710049

多主元合金因其独特的微观结构和优异的综合性能而展现出了广阔的应用前景,也是近年来金属结构材料领域的研究热点之一。作为一类新型复杂合金,多主元合金与传统合金在原子尺度上存在本质的区别,其中局部化学短程有序作为多主元合金中... 详细信息

多主元合金因其独特的微观结构和优异的综合性能而展现出了广阔的应用前景,也是近年来金属结构材料领域的研究热点之一。作为一类新型复杂合金,多主元合金与传统合金在原子尺度上存在本质的区别,其中局部化学短程有序作为多主元合金中一种特殊的原子级微观组织,其与位错的交互作用将对合金的变形行为及力学性能产生重要的影响。本文综述了多主元复杂合金中局部化学短程有序的相关研究进展,主要包括化学短程有序的形成因素、表征方法以及对位错行为和力学性能的影响,并针对目前关于化学短程有序的定量表征、调控技术、理论模型建立及对服役性能的影响等方面存在的问题与不足进行了分析和展望。

关键词：多主元合金局部化学短程有序位错力学性能表征

多主元合金CoCrFeNiTi_(0.5)耐硫酸盐高温腐蚀行为研究

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稀有金属材料与工程 2015年第8期44卷 1919-1923页

作者：李萍庞胜娇李廷举赵杰大连理工大学辽宁大连116024

多主元合金因具有良好的热稳定性有望用于制造超超临界锅炉过热器等耐热设备,燃煤气氛下使用时易发生硫酸盐腐蚀。本工作系统分析了表面喷涂碱金属硫酸盐的多主元合金Co Cr Fe Ni Ti0.5在750℃耐高温腐蚀特性。结果表明:合金Co Cr Fe Ni... 详细信息

多主元合金因具有良好的热稳定性有望用于制造超超临界锅炉过热器等耐热设备,燃煤气氛下使用时易发生硫酸盐腐蚀。本工作系统分析了表面喷涂碱金属硫酸盐的多主元合金Co Cr Fe Ni Ti0.5在750℃耐高温腐蚀特性。结果表明:合金Co Cr Fe Ni Ti0.5的腐蚀动力学曲线遵循抛物线递增规律;腐蚀过程中有挥发性产物Na4(Cr O4)(SO4)、硫化物以及多种氧化物生成;腐蚀初期,氧化膜均匀致密,与基体结合紧密;延长腐蚀时间,氧化膜厚度增加,由致密变得疏松多孔,基体与氧化膜界面产生微孔隙,内氧化和内硫化发生。分析认为,合金Co Cr Fe Ni Ti0.5在750℃耐硫酸盐高温腐蚀特性归因于:保护性氧化膜的形成以及由低熔点共晶体诱发的Cr2O3在熔融态Na2SO4中的碱性熔融。

关键词：多主元合金碱金属硫酸盐低熔点共晶熔体碱性熔融

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多主元合金中的化学短程有序

力学进展 2021年第4期51卷 915-919页

作者：卜叶强王宏涛浙江大学交叉力学中心浙江310027 浙江大学应用力学所浙江310027

大量的研究表明多主元合金中广泛地存在对其性能提升有重要影响的化学短程序.利用先进的透射电子显微成像技术可以在原子分辨率水平分析多主元合金中化学短程序的尺度、成分和构型.

关键词：多主元合金化学短程序力学性能

多主元合金AlCrMnNiCuFe_x组织与性能研究

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材料工程 2010年第8期38卷 34-37页

作者：皮锦红潘冶王章忠巴志新甄睿东南大学材料科学与工程学院江苏省先进金属材料高技术研究重点实验室南京211189 南京工程学院材料工程学院南京211167

利用真空管式高温炉和真空电弧炉制得AlCrMnNiCuFex(x=0,0.5,1.0,1.5,2.0)多主元合金试样,并对其组织、耐蚀性和硬度进行研究。分析表明:AlCrMnNiCuFe2.0的组织最简单,组成相数远低于平衡相率所预期的相数。AlCrMnNiCuFe的晶内有纳米级... 详细信息

利用真空管式高温炉和真空电弧炉制得AlCrMnNiCuFex(x=0,0.5,1.0,1.5,2.0)多主元合金试样,并对其组织、耐蚀性和硬度进行研究。分析表明:AlCrMnNiCuFe2.0的组织最简单,组成相数远低于平衡相率所预期的相数。AlCrMnNiCuFe的晶内有纳米级颗粒析出。x由0增加到2.0,AlCrMnNiCuFex合金的硬度逐渐升高。由真空电弧炉熔炼所得铸态AlCrMnNiCuFe的晶粒比真空管式高温炉条件下所得的AlCrMnNiCuFe晶粒更细小,硬度也远高于后者。AlCrMnNiCuFe的耐蚀性优于AlCrMnNiCu。在非等摩尔比的AlCrMnNiCuFex合金系中,x越大,合金耐蚀性越好;AlCrMnNiCuFe2.0合金组织在600℃以下稳定。

关键词：多主元合金硬度耐蚀性

界面反应对Cu_(35)_Ni_(25)Co_(25)Cr_(15)多主元合金/金刚石复合材料磨损性能的影响

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复合材料学报 2023年第2期40卷 1105-1117页

作者：高阳肖海波刘咏张伟中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083 盘星新型合金材料(常州)有限公司常州213000

金刚石超硬磨具在高端芯片加工、3C陶瓷等领域发挥的作用日益重要,粘结相与金刚石的界面结合情况在很大程度上影响了金刚石超硬复合材料的力学和磨损性能。为了研究粘结相和金刚石的界面结合情况,采用放电等离子烧结方法制备了Cu_(35)_N... 详细信息

金刚石超硬磨具在高端芯片加工、3C陶瓷等领域发挥的作用日益重要,粘结相与金刚石的界面结合情况在很大程度上影响了金刚石超硬复合材料的力学和磨损性能。为了研究粘结相和金刚石的界面结合情况,采用放电等离子烧结方法制备了Cu_(35)_Ni_(25)Co_(25)Cr_(15)多主元合金/金刚石复合材料,通过热力学计算和实验研究了粘结相和金刚石颗粒的界面反应。结果表明:烧结过程中,金属粘结相中的Cr元素与金刚石在界面处发生了化学反应,生成Cr-C化合物,且Cr-C化合物层的厚度随着烧结温度的升高而增加。当烧结温度达到950℃时,Cr-C化合物反应层均匀连续,厚度大约为1.1μm。复合材料粘结相与金刚石颗粒的粘结系数随着Cr-C化合物层厚度的增加而增大。摩擦磨损测试表明,在900℃和950℃烧结的样品表面,粘结相在摩擦过程中首先被磨除,金刚石随后露出,而Cr-C界面反应层有助于保持对金刚石颗粒的把持能力,提高复合材料的磨削性能。因此,适当的界面反应可提升金刚石复合材料的服役性能。

关键词：多主元合金粘结相金刚石复合材料界面反应磨损性能

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纳米结构多主元合金的力学行为及强塑化机制

金属学报 2024年第1期60卷 16-29页

作者：刘畅吴戈吕坚西安交通大学金属材料强度国家重点实验室材料创新设计中心西安710049 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室微纳尺度材料行为研究中心西安710049 香港城市大学机械工程系中国香港999077 香港城市大学深圳研究院深圳518057

超强高塑性合金在基础设施、航空航天、国防军工等领域中有广泛的应用需求,然而,金属的塑性通常随着强度的增加而降低,即:强度-塑性相互掣肘。本文从纳米结构多主元合金的强塑化研究存在的挑战出发,综述了剧烈塑性变形、物理气相沉积、... 详细信息

超强高塑性合金在基础设施、航空航天、国防军工等领域中有广泛的应用需求,然而,金属的塑性通常随着强度的增加而降低,即:强度-塑性相互掣肘。本文从纳米结构多主元合金的强塑化研究存在的挑战出发,综述了剧烈塑性变形、物理气相沉积、机械合金化等纳米结构制备方法对多主元合金力学性能的影响。阐述了相关合金的跨尺度变形机制及塑性变形起源,并对未来纳米结构多主元合金的研发及机制分析进行了展望。

关键词：多主元合金纳米结构强度塑性剧烈塑性变形物理气相沉积

Ti-V-Ta多主元合金辐照位错环形成的级联重叠模拟

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物理学报 2024年第22期73卷 213-223页

作者：赵永鹏豆艳坤贺新福杨文中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究所北京102413

针对Ti-V-Ta多主元合金中辐照位错环的形成行为,采用分子动力学方法开展了级联重叠模拟,分析讨论了辐照位错环形成的级联重叠机制.研究发现,在Ti-V-Ta多主元合金中,与缺陷团簇的级联重叠可以直接产生不同类型的位错结构,级联重叠后的缺... 详细信息

针对Ti-V-Ta多主元合金中辐照位错环的形成行为,采用分子动力学方法开展了级联重叠模拟,分析讨论了辐照位错环形成的级联重叠机制.研究发现,在Ti-V-Ta多主元合金中,与缺陷团簇的级联重叠可以直接产生不同类型的位错结构,级联重叠后的缺陷构型由PKA能量和预置缺陷团簇的类型和尺寸决定.相比于单次级联碰撞,级联重叠可以提高取向位错环的形成概率.与空位团簇的级联重叠是形成空位位错环的重要机制,而空位团簇的尺寸是形成空位位错环的决定因素,当PKA能量足以溶解缺陷团簇时,更容易形成空位位错环.与间隙团簇的级联重叠是形成间隙位错环的一种可能机制,但发生概率较小.本研究有助于理解Ti-V-Ta多主元合金中辐照缺陷的形成和演化行为,促进材料抗辐照性能的评价,并为难熔高熵合金的成分设计和优化提供理论支持.

关键词： Ti-V-Ta 多主元合金辐照位错环级联重叠分子动力学

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氮含量对Mo-Ta-W-N多主元合金氮化物薄膜的影响

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表面技术 2023年第1期52卷 21-28页

作者：张毅勇井致远张志彬梁秀兵军事科学院国防科技创新研究院北京100071

目的探究氮含量对MoTaW多主元合金薄膜的微观组织和力学性能的影响,并提高Mo-Ta-W多主元合金薄膜的力学性能。方法采用反应多靶磁控溅射技术在单晶硅片上制备出了具有不同氮含量的Mo-Ta-W-N多主元合金氮化物薄膜,通过X射线光电子能谱仪... 详细信息

目的探究氮含量对MoTaW多主元合金薄膜的微观组织和力学性能的影响,并提高Mo-Ta-W多主元合金薄膜的力学性能。方法采用反应多靶磁控溅射技术在单晶硅片上制备出了具有不同氮含量的Mo-Ta-W-N多主元合金氮化物薄膜,通过X射线光电子能谱仪、掠入射角X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜对薄膜的成分、组织结构、表面及截面微观形貌、厚度和粗糙度进行了表征分析,并采用纳米压痕仪对薄膜的硬度和弹性模量进行了测试。结果Mo-Ta-W-N多主元合金氮化物薄膜中的氮含量随着溅射过程中氮气流量的增加而增加,当氮气流量达到50%时,薄膜中的氮含量升至49%,而钽含量则随之降低至12%。形成氮化物后,Mo-Ta-W多主元薄膜由BCC结构转变成了单相FCC固溶体结构,表面由层片状结构转变为花椰菜状团簇结构,随着氮含量的增加,表面的粗糙度先降低后升高,厚度则不断降低。与Mo-Ta-W多主元合金薄膜相比,Mo-Ta-W多主元合金氮化物薄膜的力学性能有所提高,但随着氮含量的增加而下降,当氮气流量为10%时,Mo-Ta-W-N多主元合金氮化物薄膜的硬度和弹性模量分别为34.3 GPa和327.5 GPa。结论氮化物的形成对Mo-Ta-W多主元合金薄膜的相结构、表面形貌等有影响,可有效提高薄膜的力学性能。

关键词：多主元合金氮化物薄膜反应多靶磁控溅射组织结构力学性能

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