摘要：高熵合金因其优异的综合力学性能被应用于高速碰撞和爆炸冲击等极端环境。为研究高熵合金在动态加载下变形、损伤及破坏行为,设计并制备了HfZrTiTaAl系难熔高熵合金,开展准静态压缩实验和分离式霍普金森压杆实验,结合数值模拟得到含损伤的Johnson-Cook本构模型参数,模拟材料在动态加载下的损伤演化过程及破坏。研究结果表明:该难熔高熵合金在准静态压缩条件下具有良好的塑性,在0.001~3500 s^(-1)应变率范围内,HfZrTiTaAl系高熵合金具有应变率效应,屈服强度从1140 MPa增加到1568 MPa;在高应变率加载下试样的损伤主要集中在与加载方向呈45°的断面上,且在试样中间的单元损伤程度大于试样两侧单元的损伤程度;随着加载应变率的增大,损伤度大于0.8的单元占试样总单元的百分比也逐渐增大。

摘要：通过Mg的添加,设计制备了3种A原子过计量的AB_(2)型Zr_(0.85)Ti_(0.15)Mg_(x)Ni_(1.20)Mn_(0.56)V_(0.12)Fe_(0.12)(x=0.20,0.25,0.30)高熵合金,探究了Mg添加量及其原子占位对储氢性能的影响.结果表明,所有合金均为C15 Laves单相结构,当x从0.20增至0.30时,合金的储氢量由0.35%(质量分数)显著提升至1.03%;合金具有优良的热力学性能,其中,Mg_(0.30)合金的放氢焓变(ΔH_(d))仅为28.93 kJ/mol;Mg_(0.30)合金的放电容量为167.0 mA·h/g,30次充放电循环后容量保持率为80.9%,展现了较好的电化学储氢性能.Rietveld全谱拟合结果揭示,Mg原子既占据Laves相A原子的8a位置,又占据B原子的16d位置;随着x的增加,8a位置的占位因子(g)保持恒定,而16d位置的g增加.这一结果不仅导致合金四面体间隙的增大,还促进了对氢强亲和力的四面体间隙的形成,从而显著提高了合金的储氢能力.

摘要：高熵合金由于其复杂的化学成分、无序的原子结构、严重的晶格畸变效应等因素影响,使其具有与其他金属材料不同的氢溶解度、氢扩散特性和氢捕获能力,从而表现出优异的抗氢脆性能。为推动高熵合金在抗氢脆领域的发展,通过对现有研究进行梳理,归纳总结了微观组织结构、合金元素、氢的来源和制备工艺对高熵合金氢脆敏感性的影响及其作用机制,发现上述影响因素对高熵合金抗氢脆性能的影响效果存在一个特定的阈值,而具体的阈值需要进一步的实验研究和理论分析。最后介绍了一些抗氢脆高熵合金的设计方法,如晶界工程、引入梯度纳米孪晶结构、引入纳米碳化物/氮化物、通过计算机辅助进行开发设计,并对未来抗氢脆高熵合金研究的工作重点进行了展望。

摘要：由于凝固过程的枝晶生长和元素偏析等行为,双相高熵合金很难获得良好的综合力学性能。不同于设计共晶高熵合金或改善铸造工艺,借助亚稳态相变可以调控高熵合金的微观组织和力学性能。多主元高熵合金物相组成和分布与组元种类和含量密切相关,固态相变对合金组织和性能的影响规律不尽相同。采用真空电弧熔炼制备AlCoCrFeNi_(x)(1.4≤x≤1.7)高熵合金,研究高温热处理过程合金微观组织的演变及其对力学性能的影响。结果表明,随Ni含量增加,铸态高熵合金BCC/B2枝晶组织比例逐渐降低,晶间区域比例逐渐增加,且由FCC单相组织转变为共晶组织。合金屈服强度和抗拉强度分别由1067 MPa(x=1.4)和1416 MPa(x=1.5)降低至464 MPa和1191 MPa(x=1.7),延伸率由1.7%(x=1.4)提升至11.5%(x=1.7)。经1100℃高温热处理,BCC/B2枝晶组织转变为FCC和B2双相组织,合金强度均有所降低,塑性明显提升。热处理态AlCoCrFeNi_(1.6)和AlCoCrFeNi_(1.7)高熵合金呈现典型的两级网状组织,且因FCC相脱溶析出B2相,合金屈服强度降幅逐渐减小。其中,热处理态AlCoCrFeNi_(1.7)高熵合金屈服强度和抗拉强度降幅分别仅为4.1%和7.5%,而延伸率增幅达52.2%,综合力学性能显著提升。

摘要：海洋工程设施及装备受到海浪的冲刷磨损,以及微生物和海水中溶解物的腐蚀,使用年限大大缩短。高熵合金突破了传统合金设计理念,其独特的多元素固溶体结构展现出优异的磨损性能、力学性能和耐腐蚀性,在海洋工程中具有巨大的应用潜力。本文综述了高熵合金的磨损性能及其在海洋环境中腐蚀行为的最新研究进展。首先介绍了高熵合金的基本特性,讨论了磨损性能及提高磨损性能的方法。随后分析了高熵合金在海洋环境中的腐蚀行为,简要讨论了合金元素对耐腐蚀性能的影响,特别关注了微生物腐蚀现象,介绍了海洋微生物对合金腐蚀的机理。最后,总结了当前高熵合金研究中存在的问题,提出了高熵合金在海洋工程中未来应用的发展方向。

摘要：探究海洋环境中硫酸盐还原菌(SRB)对自行设计的FeNiCoCr W_(0.2)Al_(0.1)高熵合金腐蚀作用的影响及其潜在的钝化膜形成机制,并在SRB溶液中对其腐蚀行为进行了系统实验观察,特别关注了钝化膜的形成过程。结果显示,在SRB溶液中,高熵合金的耐腐蚀性能出现降低,这一现象可能与SRB代谢产物的直接作用有关,这些代谢产物促进了生物膜的形成,并削弱了原有的钝化膜,导致合金的耐蚀性受损。基于阴极去极化理论,本研究提出了高熵合金在SRB溶液中钝化膜形成的可能机理,并深入分析了生物膜对合金钝化膜保护效能的影响。

摘要：纳米析出强化是提高高熵合金强度的重要方法,理解纳米析出相的形成机理及其对高熵合金力学性能的影响机制,对设计和开发高性能高熵合金具有重要意义。系统综述了纳米析出强化高熵合金的研究进展和未来展望,重点讨论了共格析出、非共格析出和复合析出等不同析出形式对高熵合金力学行为和强韧化机制的影响。共格析出相凭借其与基体良好的晶格匹配性和应力传递能力,在显著强化合金的同时保持了良好的塑性;非共格析出相可显著增强合金的加工硬化能力,但需要合理调控其形貌、尺寸和分布,并充分利用高熵合金基体优异的塑性和应变硬化能力,也可以实现强韧性的良好匹配;多种纳米相的复合析出可有效发挥不同析出相的集成优势,为高熵合金的性能优化提供了新思路。需要指出,尽管纳米析出强化高熵合金极具应用前景,但在热稳定性、高温性能和工业化生产成本等方面仍面临挑战,需要进一步深入研究。对纳米析出强化高熵合金的研究现状和关键问题进行了系统归纳,可为今后设计高性能高熵合金提供重要指导依据。

摘要：在高熵合金中添加适量的Al,Cu原子可以显著提升合金的力学性能,但是关于Al,Cu原子对高熵合金耐腐蚀性能的研究报道较少。为揭示Al,Cu原子对高熵合金腐蚀行为的影响规律,本工作以具有优异力学性能的FeCoNi基中熵合金为研究对象,通过高熵合金成分设计经验公式设计了FCC单相Fe_(25)Co_(25)Ni_(25)Al_(10)Cu_(15)(Al10Cu15)合金以及BCC+FCC双相Fe_(25)Co_(25)Ni_(25)Al_(15)Cu_(10)(Al15Cu10)和Fe_(25)Co_(25)Ni_(25)Al_(20)Cu_(5)(Al20Cu5)合金。XRD物相分析表明,随着Al含量的增加,FCC相占比逐渐降低,BCC占比逐渐提高,与理论计算结果一致。SEM微观组织和EDS分析表明,增加Al的添加量,减少Cu的添加量,晶粒的形貌由树枝晶(Al10Cu15,Al15Cu10)转变为等轴晶(Al20Cu5),枝晶间相的成分也会发生显著变化。Al10Cu15枝晶间的组织为富Cu的FCC相,Al15Cu10枝晶间的组织为富Al,Ni,Cu的BCC相,Al20Cu5晶界的组织为富Fe,Co的FCC相。动电位极化(potentiodynamic polarization,PDP)实验表明,Al含量较高的合金为两相结构,在长周期浸泡过程中容易发生电偶腐蚀,钝化膜的完整性易遭到破坏,导致合金的耐腐蚀性较差。电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy,EIS)测试表明,随着浸泡时间的延长,Al添加量较高的合金反应电阻会出现显著的下降,与PDP分析结果一致。室温静态浸泡实验表明,与Al10Cu15合金相比,Al15Cu10与Al20Cu5合金在长时间的浸泡下,更容易发生电偶腐蚀。由此可得,过量添加Al原子诱发的第二相,会显著恶化材料的耐腐蚀性能。保证合金组织成分的均匀性,是提升材料耐腐蚀性能的有效手段。

摘要：高熵合金是近年来提出的一种新型合金材料,具有质量轻、强度高、刚性大、耐高温等特性,这些特性使高熵合金有望在航天材料领域得到应用。为抵抗太空环境的极端温度变化,通过高熵化的成分设计,高熵合金能够获得远高于传统超合金的高温屈服强度。由于存在孪晶变形等特殊变形机制,高熵合金显示出良好的低温韧性。在轻量化领域,可通过鸡尾酒效应使高熵合金获得合适的比强度。在空间防护领域,高熵合金的自修复效应能够有效抵抗辐照损伤。利用合理的成分设计还能够使高熵合金具备良好的耐磨、耐蚀性能。这些研究成果全方位显示出高熵合金在航天领域的应用上具有显著优势。

摘要：高熵合金因其优异的力学性能、耐腐蚀性和热稳定性,成为近年来材料科学领域的研究热点。然而,传统制备工艺面临的成分均匀性不足、高裂纹敏感性和高成本等问题限制了其工业应用。增材制造技术以其逐层制造、高设计自由度和快速冷却的优势,为高熵合金的复杂结构制备提供了新的解决方案。本文论述了增材制造技术在高熵合金领域的最新研究进展,重点分析了选择性激光熔化、直接能量沉积、电子束熔化等技术在组织调控和性能优化中的应用。研究发现,不同技术在组织控制、性能提升及适用领域方面各具优势,同时也面临裂纹形成、成分偏析和残余应力等共性挑战。通过深入分析工艺的优化策略及其对性能的影响,揭示了增材制造高熵合金组织与性能的内在关联,并提出了未来的发展方向,包括开发新型合金体系、优化工艺参数、提高制造效率以及拓展多功能材料应用。