在Ti40Zr10Cu36Pd14非晶合金基体中微添加β-Ti相稳定化元素Mo,使体系在凝固过程中原位析出塑性β-Ti相,制备出原位自生β-Ti相增强Ti基非晶复合材料。在这种复合材料的变形过程中塑性β-Ti相阻碍基体中主剪切带的扩展,使其发生偏转和增殖生成多重剪切带,使其室温力学性能显著提高。其中(Ti0.4Zr0.1Cu0.36Pd0.14)95Mo5试样的室温强度达到2630 MPa,塑性应变达到7.3%,比基体分别提高了32.0%和508%。
用溶液燃烧法合成一系列尖晶石型无钴(Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2X0.2)3O4 (X = K、Mg、Zn和Co)高熵氧化物粉体,对其表征并研究了电化学性能。结果表明:上述高熵氧化物粉体均为单相尖晶石结构,形貌为多孔网状结构且组成元素分布均匀。其中(Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2Zn0.2)3O4的储锂性能最优异,电流密度为200 mA·g-1循环150圈后可逆比容量高达1303 mAh·g-1;即使电流密度提高到1000 mA·g-1循环380圈后其可逆比容量仍达到1190 mAh·g-1 (高于理论比容量908 mAh·g-1)。4MZn电极优异的储锂性能归因于其较大的比表面积、介孔结构以及丰富的表面氧空位,使其具有较高的电导率(12.2 S·m-1)和较大的赝电容贡献率;同时,活性元素Zn的加入使4MZn电极在还原过程中生成Li-Zn合金使其比容量提高。
系统地研究了退火处理温度对低熔点高熵合金Fe35Ni30Cr20Al10Nb5(摩尔比)的组织结构和性能的影响。结果表明:随着退火温度的提高,铸态Fe35Ni30Cr20Al10Nb5合金中富Fe-Cr元素的fcc相的体积分数逐渐减少,Laves相和B2-NiAl相的体积分数逐渐增大。准静态压缩实验结果表明,铸态样品的压缩塑性变形能力良好。随着退火处理温度的提高合金的屈服强度先提高后降低,在700℃退火的样品其屈服强度最高(为1247.7 MPa),但是塑性变形量比铸态有所降低。压缩屈服强度随退火处理温度降低,可归因于基体fcc相在高温下的分解。电化学测试结果表明,这种合金的耐腐蚀能力随退火处理温度的提高而单调提高,在900℃退火的样品其腐蚀电位为-72.02 mV。
用溶液燃烧法制备不同Zn含量的岩盐型高熵氧化物(Co0.22Cu0.22Mg0.22Ni0.22Zn0.12)O、(Co0.2Cu0.2Mg0.2-Ni0.2Zn0.2)O和(Co0.18Cu0.18Mg0.18Ni0.18Zn0.28)O,研究了Zn离子浓度对其电化学性能的影响。结果表明:随着Zn含量的提高这类电极材料的电化学性能随之提高。(Co0.18Cu0.18Mg0.18Ni0.18Zn0.28)O电极具有优异的电化学性能,其原因是较高的晶格畸变和氧空位浓度使其本征电导率和锂离子扩散系数略微提高。电流密度为200 mA·g-1时这种材料的初始放电比容量(777.06 mAh·g-1)和循环稳定性(循环150圈后容量保持率接近100%)最高,电流密度为3000 mA·g-1时比容量为140.2 mAh·g-1时其倍率性能优异,即使电流密度为1000 mA·g-1其循环150圈 (比容量198.1 mAh·g-1)也表现出最高的循环稳定性。(Co0.18Cu0.18Mg0.18Ni0.18Zn0.28)O电极优异的电化学性能和循环稳定性,可归因于Zn元素在氧化还原反应中完全转化,含量较高的Zn提供了更多的容量,适当的氧空位浓度和晶格畸变程度为锂离子传输提供了更多的通道。
在40Cr表面激光熔覆CoCrFeNiSi x (x = 0.2,0.6,1)高熵合金涂层,分析其物相、显微组织、硬度并测试了摩擦磨损和电化学腐蚀性能,研究了Si元素对高熵合金涂层的相结构、组织和性能的影响。结果表明:随着Si元素的增加涂层从单一面心立方结构转变为面心立方和硅化物σ相结构,最后转变为面心立方、体心立方和σ相结构。涂层的显微组织由等轴晶转变为柱状晶,最后成为树枝晶。随着Si含量的提高涂层的显微硬度随之提高,x = 1的涂层其平均硬度最高(498.92HV),约为基体的2.52倍。其主要原因是,Si元素的加入导致晶格畸变,引起的固溶强化和涂层中生成的金属间化合物σ相产生了第二相强化。随着Si含量的提高涂层的磨损量减少和平均摩擦系数显著降低,Si含量为1的涂层摩擦系数约为0.309。在总体上,涂层的主要磨损机制由黏着磨损、分层磨损向磨粒磨损演变,耐磨性能明显提高。在3.5%NaCl溶液中,这种涂层的耐蚀性能随着Si含量的提高而提高,Si含量为1的涂层,其耐蚀性能最好。
用熔融纺丝法制备Mo-Fe基(Mo51Co17Fe17B15和Mo51Fe34B15)非晶合金丝材,研究了这两种非晶丝材对结晶紫溶液的降解性能及其机理。结果表明,Mo51Co17Fe17B15和Mo51Fe34B15非晶合金丝材能彻底降解pH值为2~9的结晶紫溶液。Mo51Fe34B15的降解效率比Mo51Co17Fe17B15的高,为了达到相同的降解效率前者所需时间为后者的二分之一。与Mo51Co17Fe17B15丝材相比,Mo51Fe34B15非晶合金丝材的自腐蚀电位较高、腐蚀电流密度较低。这两种丝材优异的耐腐蚀性能和表面较高的Fe2+含量,有利于为催化降解提供大量的电子转移基础,适宜的耐腐蚀性能和较高的电子转移性能是其具有优异降解性能的关键原因。
研究了后处理工艺对用选区激光熔化(SLM)技术制备的Al8(CoCrNi)92中熵合金的微观组织和性能的影响。结果表明,SLM打印态合金具有胞状位错结构和典型的柱状晶组织。用后续热处理虽然可诱导这种合金一定程度的再结晶,但是消除宏观缺陷的效果甚微。相比之下,形变热处理能显著优化这种合金的微观结构,几乎完全消除了孔隙和微裂纹并诱导形成多相异质结构,使其硬度显著提高。
用真空电弧熔炼Fe40Cr37Ni20Al3多主元合金并进行冷轧退火以调控其显微组织,系统研究了这种合金力学性能变化的微观机制。结果表明,这种合金的固溶态具有BCC+FCC双相结构,冷轧退火处理使其具有双形态异质结构,BCC相和FCC相分别转变为“硬包软”型与“混晶”型异质结构,使强度和塑性协同提高。塑性提高的主要原因,是“硬包软”型异质结构使原BCC相的变形能力提高;强度的提高主要与双异质结构引起的HDI强化效应和组织细化相关。