热机械处理提高Cr_(47)Ni_(33)Co_(10)Fe_(10)多组元共晶合金力学性能

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作者 薛赞 晋玺 +3 位作者 毛周朱 兰爱东 王大雨 乔珺威 《材料导报》 北大核心 2025年第3期208-213,共6页

无序面心立方(FCC)+无序体心立方(BCC)结构多组元共晶合金(MCEA)Cr_(47)Ni_(33)Co_(10)Fe_(10)具有重要的工程应用价值。本工作采用多道次冷轧使合金厚度减少90%并在800℃下退火1 h的热机械处理策略来提高合金力学性能。Cr_(47)Ni_(33)C... 无序面心立方(FCC)+无序体心立方(BCC)结构多组元共晶合金(MCEA)Cr_(47)Ni_(33)Co_(10)Fe_(10)具有重要的工程应用价值。本工作采用多道次冷轧使合金厚度减少90%并在800℃下退火1 h的热机械处理策略来提高合金力学性能。Cr_(47)Ni_(33)Co_(10)Fe_(10)合金热机械处理后的屈服强度(σ_(0.2))为1230 MPa,拉伸断裂应变(ε)为13%,屈服强度相对于铸态合金提高了864 MPa,是铸态合金的三倍多,且几乎没有损失塑性。高强度和高塑性的匹配来源于超细双相等轴晶组织替代了初始层片组织。本工作为提高双相共晶高熵合金的力学性能提供了一种可行的热处理工艺途径。 展开更多

关键词 共晶高熵合金 热机械处理 超细晶 力学性能

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高熵合金中的锯齿流变行为研究进展

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作者 刘博浩 郝荣 乔珺威 《中国材料进展》 北大核心 2025年第1期61-73,123,124,共15页

高熵合金由于其独特的合金组成和多种元素的均匀分布,展现出了传统合金无法比拟的优异力学性能、热稳定性和耐腐蚀性。因此,这类新型材料近年来成为材料科学领域的研究热点之一。在高熵合金的塑性变形过程中,锯齿流变行为是一种十分重... 高熵合金由于其独特的合金组成和多种元素的均匀分布,展现出了传统合金无法比拟的优异力学性能、热稳定性和耐腐蚀性。因此,这类新型材料近年来成为材料科学领域的研究热点之一。在高熵合金的塑性变形过程中,锯齿流变行为是一种十分重要且典型的现象,它通常表现为应力-应变曲线中的不规则波动。该行为揭示了材料内部复杂的动力学机制,与动态应变时效和位错运动等微观结构演变密切相关。研究表明,在不同的外部条件下,锯齿流变行为会呈现出不同的特征,并对材料的力学性能产生显著影响。近年来,学者们在锯齿流变行为的发生机理、影响因素及其对高熵合金材料性能的作用机理方面进行了广泛的研究,揭示了高熵合金内部位错滑移、局部应变集中等现象的本质。系统综述了高熵合金中锯齿流变行为的最新研究进展,重点讨论了锯齿流变行为的理论基础、实验方法以及特征参数的定量分析,旨在为进一步提高高熵合金的力学性能和工程应用提供理论指导。 展开更多

关键词 高熵合金 锯齿流变 PLC效应 临界应变 平均场理论 数字图像相关法

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非晶合金中锯齿流变动力学的研究 被引量：1

3

作者 乔珺威 李娇娇 王重 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期200-210,共11页

非晶合金在外力场的作用下会出现间接性的锯齿流,锯齿具有空间和时间的无序分布性,能够反映塑性变形过程中剪切带的演化过程。借助于混沌理论、自组织临界理论、统计分析、分形和平均场理论等数学方法进行了锯齿动力学研究。发现非晶合... 非晶合金在外力场的作用下会出现间接性的锯齿流,锯齿具有空间和时间的无序分布性,能够反映塑性变形过程中剪切带的演化过程。借助于混沌理论、自组织临界理论、统计分析、分形和平均场理论等数学方法进行了锯齿动力学研究。发现非晶合金的塑性流变行为与材料的本征结构、试样尺寸、加载试验机的刚度、温度和应变速率等密切相关,揭示了非晶合金的塑性变形过程中剪切带滑移不稳定性的演化特点。试样尺寸小、低温或高应变速率下加载的韧性非晶试样的塑性流变动力学呈现类自组织临界状态,锯齿的幅值分布具有无标度性特点,剪切带之间的交互作用强,剪切带过程相对稳定。低温下大的分形维数说明剪切带分叉速率快,触发了剪切带之间的交互作用。简单的平均场理论证实了非晶合金的塑性可受应变速率调控。这些结论为进一步探索非晶合金的塑性提供了新的思路。 展开更多

关键词 非晶合金 锯齿流变 剪切带 本征结构 试样尺寸 加载条件

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冷轧对Al_(10)Cu_(25)Co_(20)Fe_(20)Ni_(25)高熵合金组织结构及力学性能的影响 被引量：17

4

作者 王重 林万明 +3 位作者 马胜国 杨慧君 梁红玉 乔珺威 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期50-55,共6页

对铸态Al10Cu25Co20Fe20Ni25高熵合金进行冷轧处理后进行室温拉伸测试,并利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)分别对其相结构、微观组织形貌及拉伸断口进行分析。结果表明:经冷轧工艺处理后,Al10Cu25Co20Fe20Ni25高熵合金硬度最大为285... 对铸态Al10Cu25Co20Fe20Ni25高熵合金进行冷轧处理后进行室温拉伸测试,并利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)分别对其相结构、微观组织形貌及拉伸断口进行分析。结果表明:经冷轧工艺处理后,Al10Cu25Co20Fe20Ni25高熵合金硬度最大为285HV,较轧制前提高了51.6%;在变形量为40%时,抗拉强度达到最大值,为638MPa,是铸态合金的2.7倍。拉伸断口分析表明,铸态合金的断裂模式为树枝晶沿晶断裂和韧窝型延性断裂,而冷轧态合金主要为韧窝型延性断裂模式。 展开更多

关键词 高熵合金 冷轧 相结构 抗拉强度 微观结构

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基于位错密度分析的Ti-8Al-1Mo-1V钛合金片层组织在热轧及退火过程中的演变机制 被引量：3

5

作者 石晓辉 曹祖涵 +2 位作者 张敏 郭瑞鹏 乔珺威 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期12101-12104,共4页

采用金相(OM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)等手段研究了Ti-8Al-1Mo-1V钛合金片层组织在热轧及轧后退火过程中的组织演变规律及机制。研究结果表明:热轧及轧后退火难以实现片层α相的球化,仅能实现α相的连续化分布及β... 采用金相(OM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)等手段研究了Ti-8Al-1Mo-1V钛合金片层组织在热轧及轧后退火过程中的组织演变规律及机制。研究结果表明:热轧及轧后退火难以实现片层α相的球化,仅能实现α相的连续化分布及β相的球化。热轧过程中位错密度无法有效累积是造成片层α相再结晶驱动力缺失的主要原因。同较粗的片状α相相比,在相同轧制力下,细小β相更易破断,并在随后的退火过程中实现扩散球化。根据分析,本工作提出了Ti-8Al-1Mo-1V钛合金片层组织热轧+退火过程中的组织演变机制。此外研究发现,Ti811钛合金片层组织在热轧过程中可形成织构指数为(0221)[3122]的板织构。 展开更多

关键词 Ti-8Al-1Mo-1V 热轧 片层 组织演变 织构

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高熵合金强韧化的研究进展 被引量：24

6

作者 谭雅琴 王晓明 +1 位作者 朱胜 乔珺威 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期120-126,共7页

高熵合金拥有优异的力学性能,包括高强度、高硬度、良好的耐蚀性和耐磨性等,作为结构材料应用极具潜力。对高熵合金力学性能优化的研究尽管仍处于探索阶段,但已经引起了广泛关注并取得了一些成果。传统上合金的强化机制可分为固溶强化... 高熵合金拥有优异的力学性能,包括高强度、高硬度、良好的耐蚀性和耐磨性等,作为结构材料应用极具潜力。对高熵合金力学性能优化的研究尽管仍处于探索阶段,但已经引起了广泛关注并取得了一些成果。传统上合金的强化机制可分为固溶强化、位错强化、细晶强化和第二相强化。考虑到高熵合金倾向于形成固溶体,固溶强化是一种行之有效的强化机制。可通过加入其中一种主元或者与主元半径差不多的元素形成置换固溶体(通常是过渡金属元素);也可以加入小半径元素如C、N、B等形成间隙固溶体。热机械处理是金属材料常见的预处理工艺,通过轧制等压力加工手段和再结晶退火能够很明显地提高位错密度以及细化晶粒尺寸,从而实现高熵合金的强韧化。第二相强化是近年来比较流行的强化方式。热力学分析可以有效帮助确定退火温度以获得第二相颗粒,甚至控制第二相的尺寸和形貌。位错与第二相颗粒以切过机制或绕过机制发生交互作用,从而提高合金的力学性能。除通过改变内部组织来提升性能外,通过表面处理也可实现强韧化。对塑性较好的高熵合金进行渗碳、渗氮和镀膜等处理通常可以获得表硬内韧的组织结构。渗碳渗氮对表层的硬化源于间隙固溶和第二相析出,镀膜的优化效果则源于膜与基体的紧密结合,可以同时表现出两者的性能优势。本文主要从内在强化机理的角度出发,论述了添加组元、热处理工艺等对高熵合金的强韧化效果。此外,还介绍了几种典型的表面处理对高熵合金强韧化的影响。 展开更多

关键词 高熵合金 力学性能 强韧化 固溶强化 位错强化 细晶强化 第二相强化 表面强化 热机械处理 渗碳 渗氮 镀膜

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难熔高熵合金的研究进展 被引量：18

7

作者 刘张全 乔珺威 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2019年第8期768-774,767,共8页

高熵合金是一种不同于传统合金的新型合金,由5种或5种以上的主要元素组成,每种元素的原子数分数在5%~35%之间。其中基于难熔元素的难熔高熵合金以其优异的高温性能引起了人们的广泛关注。难熔元素是指熔点高于1800℃并有一定储量的金属... 高熵合金是一种不同于传统合金的新型合金,由5种或5种以上的主要元素组成,每种元素的原子数分数在5%~35%之间。其中基于难熔元素的难熔高熵合金以其优异的高温性能引起了人们的广泛关注。难熔元素是指熔点高于1800℃并有一定储量的金属,金属钨是其中典型的代表。难熔高熵合金的定义进一步延伸为含有3种或3种以上主要元素且元素的原子数分数可大于35%后,得到了更加迅速的发展。首先介绍了难熔高熵合金的制备方法、微观结构和相组成;阐述了难熔高熵合金室温和高温力学性能、主要的强化机制、耐磨性及高温抗氧化性;最后讨论了难熔高熵合金面临的挑战和潜在的应用。 展开更多

关键词 高熵合金 难熔合金 微观结构 力学性能 耐磨性 高温抗氧化性

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高熵合金:面向聚变堆抗辐照损伤的新型候选材料 被引量：11

8

作者 王雪姣 乔珺威 吴玉程 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第17期17058-17066,共9页

随着核聚变技术的发展,材料的辐照损伤作为制约其发展的重要问题越来越受到人们的关注。材料在聚变堆服役时面临着高温、高密度等离子体溅射、腐蚀、中子辐照等一系列极端工况,这就要求材料具备良好的力学性能、抗中子辐照能力、抗等离... 随着核聚变技术的发展,材料的辐照损伤作为制约其发展的重要问题越来越受到人们的关注。材料在聚变堆服役时面临着高温、高密度等离子体溅射、腐蚀、中子辐照等一系列极端工况,这就要求材料具备良好的力学性能、抗中子辐照能力、抗等离子体溅射能力、耐腐蚀等诸多特性。近年来,高熵合金作为一种面向聚变堆抗辐照损伤的新型候选材料逐渐发展起来,其抗辐照损伤能力的评估以及辐照损伤机理都值得深入研究。高熵合金是一种新的合金设计理念,可通过多主元合金自身较高的熵值和原子不易扩散的特性获得热稳定性高的固溶相。高熵合金具有区别于传统合金的特性,包括高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应以及性能上的“鸡尾酒”效应,这些特性使高熵合金具有高的强度和硬度、耐腐蚀性能、抗高温软化性能、良好的软磁性能等优势。目前高熵合金的辐照损伤研究主要通过离子辐照进行,集中在位错环演化、氦泡演化以及相稳定性的研究等方面。研究发现,离子辐照后高熵合金中的位错环、氦泡的尺寸被显著减小,这归因于高熵合金基体本身存在较大的畸变,它们作为吸附空位、氦原子等缺陷的阱缓解了辐照损伤。另外,目前针对聚变堆的高温工况,开发了以V、Hf、Ta、W等高熔点元素为主元的抗辐照难熔高熵合金体系。本文对高熵合金辐照损伤行为的研究现状与进展进行了归纳与梳理,包括高熵合金离子辐照下位错环和氦泡的演化规律、高熵合金离子辐照下基体及析出物的相稳定性、高熵合金在中子辐照下的辐照行为等,并介绍了面向聚变堆的抗辐照难熔高熵合金体系的开发与研究进展。最后对未来的研究方向进行了展望,以期为面向聚变堆的抗辐照高熵合金的开发提供参考。 展开更多

关键词 多主元合金 高熵合金 辐照损伤 离子辐照 位错环

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密排六方结构高熵合金研究进展 被引量：6

9

作者 鲍美林 乔珺威 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期264-272,共9页

高熵合金自问世以来,因其性能独特很快就引起了广大学者的兴趣。对高熵合金的定义,现在大家普遍认为的是由5种及5种以上的主要元素以等摩尔比或近似等摩尔比构成,且每种元素占总成分的5%~35%。对配置熵、混合焓、原子半径差、价电子浓... 高熵合金自问世以来,因其性能独特很快就引起了广大学者的兴趣。对高熵合金的定义,现在大家普遍认为的是由5种及5种以上的主要元素以等摩尔比或近似等摩尔比构成,且每种元素占总成分的5%~35%。对配置熵、混合焓、原子半径差、价电子浓度等物相参数进行计算,并结合CALPHAD相图模拟和第一性原理密度泛函理论(DFT)以及AIMD模拟,可用来初步预测高熵合金的相结构。目前,主要有面心立方(FCC)、体心立方(BCC)和密排六方结构(HCP)3大类固溶体高熵合金,其中HCP高熵合金鲜见,主要为稀土元素类和贵金属元素类HCP高熵合金。近几年研究发现FCC高熵合金通过特殊的处理方式(如高压)也可转变成HCP高熵合金。对HCP高熵合金的结构、相形成规律以及性能进行了综述,并讨论了其未来发展趋势。 展开更多

关键词 高熵合金 密排六方结构 物相参数 稀土元素 贵金属元素 机械性能 磁性能

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机器学习辅助高熵合金设计的研究进展 被引量：4

10

作者 赵鼎祺 乔珺威 吴玉程 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期508-517,共10页

近年来,高熵合金因其优异的性能和广阔的发展前景吸引了越来越多的关注,成为材料科学中的热门领域。由于高熵合金复杂的元素组成,使用传统方法对高熵合金进行计算不仅困难而且代价高昂,影响因素的多样性也为高熵合金的设计增加了困难,... 近年来,高熵合金因其优异的性能和广阔的发展前景吸引了越来越多的关注,成为材料科学中的热门领域。由于高熵合金复杂的元素组成,使用传统方法对高熵合金进行计算不仅困难而且代价高昂,影响因素的多样性也为高熵合金的设计增加了困难,开发新方法加速对高熵合金成分空间的探索是当务之急。随着对高熵合金研究的不断深入,实验数据不断积累,人们尝试从数据的角度寻求解决方案。与此同时,人工智能的兴起极大改变了我们的生活方式,以数据为驱动的机器学习与高熵合金领域交叉融合,二者相得益彰并取得了一系列成果。人工神经元网络、支持向量机、主成分分析等方法被应用于高熵合金的分析和预测。除此之外,机器学习还与从头算和基于热力学数据库的方法相结合,在挖掘数据价值与指导实验设计方面展现出了优势。首先对材料科学中的机器学习和高熵合金两个领域做了简述,介绍了近年利用机器学习辅助高熵合金设计的典型研究成果。并对未来机器学习在高熵合金中的应用提出一些展望与建议。 展开更多

关键词 高熵合金 复杂成分合金 机器学习 人工神经元网络 人工智能

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金属材料工程专业拓展实验模块化构建

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作者 王雪姣 乔珺威 +2 位作者 晋玺 张敏 石晓辉 《中国冶金教育》 2022年第2期65-67,共3页

在大四年级上学期开设的专业拓展实验课中对实际工程问题进行抽象与凝练,实现实验课的模块化构建。通过深挖培养目标,从经济社会发展的需求出发,并在实验课内引入国家标准,打造金属材料熔炼、加工、表征及半导体材料改性与表征四大模块... 在大四年级上学期开设的专业拓展实验课中对实际工程问题进行抽象与凝练,实现实验课的模块化构建。通过深挖培养目标,从经济社会发展的需求出发,并在实验课内引入国家标准,打造金属材料熔炼、加工、表征及半导体材料改性与表征四大模块,系统培养学生现代科技意识和独立思考能力,增强实际工程问题分析与解决能力。 展开更多

关键词 金属材料工程 拓展实验 模块化 国家标准

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