Microstructural development in equiatomic multicomponent alloys
2
2004
... 高熵合金自被发现以来,由于其多主元合金的独特设计理念、新奇的结构和优异的性能,引起了研究人员的广泛关注[1 ~3 ] .关于高熵合金的研究进展和工程应用,已有较多报道,本文重点总结了近年来高熵合金的低温研究进展.早期对高熵合金变形机理的研究[4 ~6 ] 发现,其在低温环境下位错运动受阻,而较低的层错能使高熵合金呈现出孪晶变形的特点,位错运动和孪晶机制的协同作用使高熵合金展现出“越低温、越强韧”的特征.然而与传统低温结构材料(如奥氏体不锈钢、镍基合金、钛合金等)相比,单相高熵合金的低温强度并不具备显著优势.为了拓展高熵合金的低温应用领域,推进其工程化应用,首要目标是进一步改善高熵合金的低温性能.为此,过去10余年研究人员[4 ,7 ~13 ] 开展了广泛的强韧化研究,并取得了显著进展,同时也加深了人们对高熵合金基础结构和低温塑性变形的认识.此外,由于析出强化、相变增韧等传统材料的强韧化方法和多机制耦合等理念被成功应用于强化高熵合金,实现了低温性能的大幅度提升,从而使高熵合金展现出广阔的低温工程应用前景.本文简要综述了近年来高熵合金低温性能的实验进展,归纳了高熵合金在低温环境的变形机理和强韧化策略,同时对尚未解决的重要问题进行了梳理和展望. ...
... 高熵合金最早是在2004年由Cantor等[1 ] 和Yeh等[2 ] 提出的新型金属材料,主要由多种元素以等原子比或近似等原子比构成的固溶体合金.与以往传统金属材料由1种或2种主要元素构成不同,多种主要元素的添加易使组织中产生金属间化合物,从而恶化材料性能.因此,以往关于金属材料的研究主要集中于边际固溶体,而极少涉及相图的中心区域.而多主元单相固溶体的发现,打破了人们对金属材料相形成规律的传统认识,极大拓宽了金属材料的成分设计范围. ...
Nanostructured high-entropy alloys with multiple principal elements: Novel alloy design concepts and outcomes
1
2004
... 高熵合金最早是在2004年由Cantor等[1 ] 和Yeh等[2 ] 提出的新型金属材料,主要由多种元素以等原子比或近似等原子比构成的固溶体合金.与以往传统金属材料由1种或2种主要元素构成不同,多种主要元素的添加易使组织中产生金属间化合物,从而恶化材料性能.因此,以往关于金属材料的研究主要集中于边际固溶体,而极少涉及相图的中心区域.而多主元单相固溶体的发现,打破了人们对金属材料相形成规律的传统认识,极大拓宽了金属材料的成分设计范围. ...
Microstructures and properties of high-entropy alloys
6
2014
... 高熵合金自被发现以来,由于其多主元合金的独特设计理念、新奇的结构和优异的性能,引起了研究人员的广泛关注[1 ~3 ] .关于高熵合金的研究进展和工程应用,已有较多报道,本文重点总结了近年来高熵合金的低温研究进展.早期对高熵合金变形机理的研究[4 ~6 ] 发现,其在低温环境下位错运动受阻,而较低的层错能使高熵合金呈现出孪晶变形的特点,位错运动和孪晶机制的协同作用使高熵合金展现出“越低温、越强韧”的特征.然而与传统低温结构材料(如奥氏体不锈钢、镍基合金、钛合金等)相比,单相高熵合金的低温强度并不具备显著优势.为了拓展高熵合金的低温应用领域,推进其工程化应用,首要目标是进一步改善高熵合金的低温性能.为此,过去10余年研究人员[4 ,7 ~13 ] 开展了广泛的强韧化研究,并取得了显著进展,同时也加深了人们对高熵合金基础结构和低温塑性变形的认识.此外,由于析出强化、相变增韧等传统材料的强韧化方法和多机制耦合等理念被成功应用于强化高熵合金,实现了低温性能的大幅度提升,从而使高熵合金展现出广阔的低温工程应用前景.本文简要综述了近年来高熵合金低温性能的实验进展,归纳了高熵合金在低温环境的变形机理和强韧化策略,同时对尚未解决的重要问题进行了梳理和展望. ...
... 高熵合金由多种主要元素组成,导致混合熵较高.依照Gibbs自由能公式[3 ] (ΔG mix = ΔH mix - T ΔS mix ,其中,ΔG mix 为合金体系的Gibbs自由能;ΔH mix 为混合焓;ΔS mix 为混合熵; 为体系的热力学温度)可知,高的混合熵降低了体系的自由能,从而有利于保持固溶体结构而抑制金属间化合物的形成,因此高温环境高熵合金通常具有稳定的固溶体结构,而在成分上呈现出化学无序的特点[3 ] ,典型结构如图1 [3 ] 所示.另外,Luan等[25 ] 研究发现,随着元素数量的增加,合金体系中可能生成的金属间化合物数量会有所增加,而低温环境混合焓的影响随之提高,金属间化合物的形成会导致体系的自由能下降,因此多数高熵合金更倾向于形成多相组织.多种因素的共同作用使高熵合金的相形成规律极为复杂,同时也为调控其微结构特征提供了广阔空间. ...
... [3 ],典型结构如图1 [3 ] 所示.另外,Luan等[25 ] 研究发现,随着元素数量的增加,合金体系中可能生成的金属间化合物数量会有所增加,而低温环境混合焓的影响随之提高,金属间化合物的形成会导致体系的自由能下降,因此多数高熵合金更倾向于形成多相组织.多种因素的共同作用使高熵合金的相形成规律极为复杂,同时也为调控其微结构特征提供了广阔空间. ...
... [3 ]所示.另外,Luan等[25 ] 研究发现,随着元素数量的增加,合金体系中可能生成的金属间化合物数量会有所增加,而低温环境混合焓的影响随之提高,金属间化合物的形成会导致体系的自由能下降,因此多数高熵合金更倾向于形成多相组织.多种因素的共同作用使高熵合金的相形成规律极为复杂,同时也为调控其微结构特征提供了广阔空间. ...
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Schematic of crystal structure in high-entropy alloy (HEA) with severe distortion<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R3">3</xref>]</sup> Fig.1 与传统金属材料相比,这种多组元新奇结构使高熵合金具有较大的晶格畸变[26 ~31 ] 、迟滞扩散[32 ,33 ] 等特点,也因此对材料的变形机制产生了显著影响,并为其强韧化设计提供了广阔空间. ...
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The influences of temperature and microstructure on the tensile properties of a CoCrFeMnNi high-entropy alloy
6
2013
... 高熵合金自被发现以来,由于其多主元合金的独特设计理念、新奇的结构和优异的性能,引起了研究人员的广泛关注[1 ~3 ] .关于高熵合金的研究进展和工程应用,已有较多报道,本文重点总结了近年来高熵合金的低温研究进展.早期对高熵合金变形机理的研究[4 ~6 ] 发现,其在低温环境下位错运动受阻,而较低的层错能使高熵合金呈现出孪晶变形的特点,位错运动和孪晶机制的协同作用使高熵合金展现出“越低温、越强韧”的特征.然而与传统低温结构材料(如奥氏体不锈钢、镍基合金、钛合金等)相比,单相高熵合金的低温强度并不具备显著优势.为了拓展高熵合金的低温应用领域,推进其工程化应用,首要目标是进一步改善高熵合金的低温性能.为此,过去10余年研究人员[4 ,7 ~13 ] 开展了广泛的强韧化研究,并取得了显著进展,同时也加深了人们对高熵合金基础结构和低温塑性变形的认识.此外,由于析出强化、相变增韧等传统材料的强韧化方法和多机制耦合等理念被成功应用于强化高熵合金,实现了低温性能的大幅度提升,从而使高熵合金展现出广阔的低温工程应用前景.本文简要综述了近年来高熵合金低温性能的实验进展,归纳了高熵合金在低温环境的变形机理和强韧化策略,同时对尚未解决的重要问题进行了梳理和展望. ...
... [4 ,7 ~13 ]开展了广泛的强韧化研究,并取得了显著进展,同时也加深了人们对高熵合金基础结构和低温塑性变形的认识.此外,由于析出强化、相变增韧等传统材料的强韧化方法和多机制耦合等理念被成功应用于强化高熵合金,实现了低温性能的大幅度提升,从而使高熵合金展现出广阔的低温工程应用前景.本文简要综述了近年来高熵合金低温性能的实验进展,归纳了高熵合金在低温环境的变形机理和强韧化策略,同时对尚未解决的重要问题进行了梳理和展望. ...
... 近年来的研究证明,高熵合金在低温环境具有优异的强塑性[4 ,11 ,15 ,41 ,42 ] 、韧性[7 ,13 ] 和良好的室温耐蚀[18 ,20 ,21 ] 及抗辐照[19 ,43 ,44 ] 等优势,从而成为低温工程关键部件的新型候选材料.关于高熵合金低温性能的研究,Qiao等[15 ] 于2011年率先研究了具有单相bcc结构AlCoCrFeNi高熵合金的低温性能,发现该合金在低温环境下具有极高的压缩性能(屈服强度达1.88 GPa)和锯齿流变的特点,展示了高熵合金作为新型高强韧低温工程材料的应用前景. ...
... 与单相bcc结构高熵合金相比,单相fcc结构高熵合金因易于制备成形、综合性能优异等特点,其低温研究发展较为成熟.2013年,Gali和George[45 ] 研究了CoCrFeNiMn (后被称为Cantor合金)和CoCrFeNi高熵合金在不同温度的拉伸性能.研究发现,随着温度的降低,该合金的强度和塑性同时得到了大幅度改善.在77 K时,CoCrFeNi高熵合金的拉伸强度超过1 GPa,且延伸率超过60%.随后,Otto等[4 ] 在此基础上深入研究了晶粒尺寸对高熵合金低温力学性能的影响及其变形机理.研究发现,fcc高熵合金在低温变形后期会出现纳米孪晶,而孪生机制产生的大量低能界面导致晶粒显著细化.另外这些低能界面可有效阻碍位错运动,提高高熵合金在低温环境的加工硬化率,进而推迟了颈缩行为的发生.在位错滑移和孪晶机制的共同作用下,Cantor合金在77 K时的强度和塑性都得到了明显提高.此外,2014年,Gludovatz等[16 ] 详细评估了单相fcc高熵合金的室温及低温断裂韧性,发现该合金具有优异的低温韧性,其裂纹萌生初期的断裂韧性超过200 MPa·m1/2 ,并且在77 K裂纹扩展阶段的断裂韧性超过300 MPa·m1/2 ,如此优异的综合性能可以与低温性能最好的奥氏体不锈钢和高镍钢相媲美. ...
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力. ...
... [
4 ,
9 ,
16 ,
50 ,
51 ,
77 ,
81 ,
82 ]; PS—precipitate-strengthening
[11 ,48 ,67 ,68 ,80 ,91 ,97 ] ; TRIP—phase transformation induced plasticity
[42 ,63 ,69 ,70 ,86 ,88 -90 ,92 -95 ] ; eutectic HEA
[99 ,100 ] ; TiZrHfNbTa HEA
[41 ] ; HEA-wire
[8 ,49 ,102 ] ; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)
[7 ,10 ,40 ,45 ,53 ,59 ] ; SP
— single-phase[61 ,71 ,72 ,75 ,79 ] ; DP—dual-phase[73 ,84 ,96 ] )Fig.15 与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
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Mechanical properties and stacking fault energies of NiFeCrCoMn high-entropy alloy
0
2013
Temperature dependent stacking fault energy of FeCrCoNiMn high entropy alloy
1
2015
... 高熵合金自被发现以来,由于其多主元合金的独特设计理念、新奇的结构和优异的性能,引起了研究人员的广泛关注[1 ~3 ] .关于高熵合金的研究进展和工程应用,已有较多报道,本文重点总结了近年来高熵合金的低温研究进展.早期对高熵合金变形机理的研究[4 ~6 ] 发现,其在低温环境下位错运动受阻,而较低的层错能使高熵合金呈现出孪晶变形的特点,位错运动和孪晶机制的协同作用使高熵合金展现出“越低温、越强韧”的特征.然而与传统低温结构材料(如奥氏体不锈钢、镍基合金、钛合金等)相比,单相高熵合金的低温强度并不具备显著优势.为了拓展高熵合金的低温应用领域,推进其工程化应用,首要目标是进一步改善高熵合金的低温性能.为此,过去10余年研究人员[4 ,7 ~13 ] 开展了广泛的强韧化研究,并取得了显著进展,同时也加深了人们对高熵合金基础结构和低温塑性变形的认识.此外,由于析出强化、相变增韧等传统材料的强韧化方法和多机制耦合等理念被成功应用于强化高熵合金,实现了低温性能的大幅度提升,从而使高熵合金展现出广阔的低温工程应用前景.本文简要综述了近年来高熵合金低温性能的实验进展,归纳了高熵合金在低温环境的变形机理和强韧化策略,同时对尚未解决的重要问题进行了梳理和展望. ...
Exceptional damage-tolerance of a medium-entropy alloy CrCoNi at cryogenic temperatures
4
2016
... 高熵合金自被发现以来,由于其多主元合金的独特设计理念、新奇的结构和优异的性能,引起了研究人员的广泛关注[1 ~3 ] .关于高熵合金的研究进展和工程应用,已有较多报道,本文重点总结了近年来高熵合金的低温研究进展.早期对高熵合金变形机理的研究[4 ~6 ] 发现,其在低温环境下位错运动受阻,而较低的层错能使高熵合金呈现出孪晶变形的特点,位错运动和孪晶机制的协同作用使高熵合金展现出“越低温、越强韧”的特征.然而与传统低温结构材料(如奥氏体不锈钢、镍基合金、钛合金等)相比,单相高熵合金的低温强度并不具备显著优势.为了拓展高熵合金的低温应用领域,推进其工程化应用,首要目标是进一步改善高熵合金的低温性能.为此,过去10余年研究人员[4 ,7 ~13 ] 开展了广泛的强韧化研究,并取得了显著进展,同时也加深了人们对高熵合金基础结构和低温塑性变形的认识.此外,由于析出强化、相变增韧等传统材料的强韧化方法和多机制耦合等理念被成功应用于强化高熵合金,实现了低温性能的大幅度提升,从而使高熵合金展现出广阔的低温工程应用前景.本文简要综述了近年来高熵合金低温性能的实验进展,归纳了高熵合金在低温环境的变形机理和强韧化策略,同时对尚未解决的重要问题进行了梳理和展望. ...
... 近年来的研究证明,高熵合金在低温环境具有优异的强塑性[4 ,11 ,15 ,41 ,42 ] 、韧性[7 ,13 ] 和良好的室温耐蚀[18 ,20 ,21 ] 及抗辐照[19 ,43 ,44 ] 等优势,从而成为低温工程关键部件的新型候选材料.关于高熵合金低温性能的研究,Qiao等[15 ] 于2011年率先研究了具有单相bcc结构AlCoCrFeNi高熵合金的低温性能,发现该合金在低温环境下具有极高的压缩性能(屈服强度达1.88 GPa)和锯齿流变的特点,展示了高熵合金作为新型高强韧低温工程材料的应用前景. ...
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力. ...
... [
7 ,
10 ,
40 ,
45 ,
53 ,
59 ]; SP
— single-phase[61 ,71 ,72 ,75 ,79 ] ; DP—dual-phase[73 ,84 ,96 ] )Fig.15 与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
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High-entropy Al0.3 CoCrFeNi alloy fibers with high tensile strength and ductility at ambient and cryogenic temperatures
3
2017
... 随着研究的深入,面向工业应用的共晶高熵合金和高强韧高熵合金丝材也被成功研发[8 ,98 ] .2014年,Lu等[98 ] 最早提出了共晶高熵合金的概念.研究发现AlCoCrFeNi2.1 高熵合金冷却过程会发生共晶反应(液相L→fcc + B2),生成由B2相和fcc相组成的共晶组织,如图11 [98 ] 所示,该组织中富Al的B2相与fcc基体呈片层状分布.后续研究[99 ] 发现,依赖于极细的片层状组织,该共晶合金呈现出优异的低温性能.铸态样品在77 K的屈服强度可达700 MPa,断裂强度超过1 GPa,延伸率达到9%,胜过目前所有铸态合金的性能.另外,Li等[100 ] 深入研究了Al19 Co20 Fe20 Ni41 共晶高熵合金的低温变形机制.该共晶组织由L 12 相和富Al的bcc相组成,且两相界面满足Kurdjumov-Sachs (K-S)位向关系.研究发现,低温变形时该共晶组织中的fcc相会发生位错的多系滑移,并且毗邻bcc相也会发生相应的协同变形,如图12 [100 ] 所示.大量的几何必需位错在两相界面处的累积赋予了该合金极强的非均匀变形硬化能力.另外,随着变形的持续,由于低温环境突出的林位错硬化效应和非均匀变形硬化的协同作用,该合金的低温性能较AlCoCrFeNi2.1 高熵合金有明显提升,其低温强度可达1.2 GPa,且均匀延伸率超过11%. ...
... 2017年,Li等[8 ] 通过悬锻拉拔的方法制备了具有优异力学性能的Al0.3 CoCrFeNi高熵合金丝材,其室温组织由单相的fcc和少量B2相组成.受益于拉拔时的剧烈塑性变形,该丝材的晶粒尺寸被细化至2 μm以下,极高的初始位错密度和超细晶组织使高熵合金丝材的屈服强度超过1.2 GPa,并且随着温度降低,孪晶机制被激活.低温环境纳米孪晶机制的加入进一步提高了高熵合金丝材的加工硬化能力,使该合金的强塑性得到明显改善.77 K时该丝材的屈服强度可达1.3 GPa,断裂强度高达1.6 GPa,同时保持17.5%的延伸率.之后Huo等[101 ] 通过冷拔工艺制备了具有优异低温性能的CoCrFeNi高熵合金丝材,研究发现,该丝材在低温环境会发生二次孪晶变形,相关结果证实,结合孪晶机制和高密度位错能够有效提升高熵合金丝材在低温环境的加工硬化能力和强度.然而,随着强度的提升,高熵合金丝材的加工硬化能力较铸态明显降低,冷拔CoCrFeNi高熵合金丝材甚至在室温环境已表现出加工软化现象.为进一步提升高强度高熵合金丝材的加工硬化能力,耦合多种变形机制的复合强韧化研究成为解决该问题的有效手段.2020年,本文作者[49 ] 通过热拉拔工艺制备了CoCrNi合金丝材,研究发现,除了低温变形时的孪晶机制,该丝材在变形过程中会产生大量层错.高密度的层错和孪晶片层显著细化了晶粒,使该丝材具有优异的加工硬化能力.另外,在低温变形后的组织中还观察到了明显的fcc-hcp相变行为,且组织中极细的hcp片层不仅显著细化了组织,还可以有效阻碍位错运动,从而进一步提高丝材的加工硬化能力,推迟颈缩行为的发生.经过位错运动、层错、孪晶和相变等多种变形机制的耦合作用,CoCrNi丝材的低温屈服强度可达1.5 GPa,断裂强度超过1.8 GPa,并且延伸率超过37%,如图13 [49 ] 所示,其综合性能优于目前报道的所有金属丝材,展现了高强韧高熵合金丝材在替代传统高性能丝材方面的显著优势.随后,通过多道次拉拔和后续热处理工艺改进,具有更高强度的共晶高熵合金丝材被成功开发[102 ] .研究发现,多道次拉拔形成的径向非均匀梯度片层结构和低温环境B2相因高密度交滑移导致的动态微结构细化的共同作用,导致了该丝材极优异的低温性能(图14 [102 ] ),其低温强度可达2.5 GPa,同时保持14%的均匀延伸率.高强韧共晶高熵合金丝材的成功制备不仅为新型金属丝材的开发提供了新思路,也为极端环境用金属丝材的安全服役提供了新方案. ...
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员
[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(
图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力.
图15 不同类型高熵合金的低温强度-延伸率Ashby图 Ashby maps showing the yield strength (a) and ultimate tensile strength (b) <i>vs</i> elongation to failure for different HEAs at 77 K (CoCr-FeNiMn alloy<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R4">4</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R9">9</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R16">16</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R50">50</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R51">51</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R77">77</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R81">81</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R82">82</xref>]</sup>; PS—precipitate-strengthening<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R11">11</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R48">48</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R67">67</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R68">68</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R80">80</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R91">91</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R97">97</xref>]</sup>; TRIP—phase transformation induced plasticity<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R42">42</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R63">63</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R69">69</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R70">70</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R86">86</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R88">88</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R90">90</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R92">92</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R95">95</xref>]</sup>; eutectic HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R99">99</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R100">100</xref>]</sup>; TiZrHfNbTa HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R41">41</xref>]</sup>; HEA-wire<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R8">8</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R49">49</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R102">102</xref>]</sup>; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R7">7</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R10">10</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R40">40</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R45">45</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R53">53</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R59">59</xref>]</sup>; SP<sup/>— single-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R61">61</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R71">71</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R72">72</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R75">75</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R79">79</xref>]</sup>; DP—dual-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R73">73</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R84">84</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R96">96</xref>]</sup>) Fig.15 ![]()
与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
Cryogenic deformation mechanisms and serration behavior of CoCrFeNi FCC high-entropy alloys
5
2018
... 随后,本文作者[9 ] 深入研究了轧制工艺对fcc高熵合金低温性能的影响,研究发现,轧制工艺可以显著提高高熵合金的强度,其中低温轧制后的Cantor合金在77 K时的拉伸强度可达2 GPa,且断裂应变超过7%,如图2 [9 ] 所示,如此优异的低温性能突破了传统低温材料的性能极限.进一步研究发现,当温度降低至4.2 K时,低温轧制后的高熵合金强度可达2.25 GPa.但由于样品初始状态的位错密度极高,而超低温环境又极大限制了位错的滑移,导致孪晶变形也被明显抑制,从而使该合金在超低温环境下的断裂应变下降至6%.极低温环境下2 GPa超高强度高熵合金的开发,加深了人们对高熵合金低温极限性能的认识,展现了高熵合金在低温环境潜在的工程应用前景. ...
... [9 ]所示,如此优异的低温性能突破了传统低温材料的性能极限.进一步研究发现,当温度降低至4.2 K时,低温轧制后的高熵合金强度可达2.25 GPa.但由于样品初始状态的位错密度极高,而超低温环境又极大限制了位错的滑移,导致孪晶变形也被明显抑制,从而使该合金在超低温环境下的断裂应变下降至6%.极低温环境下2 GPa超高强度高熵合金的开发,加深了人们对高熵合金低温极限性能的认识,展现了高熵合金在低温环境潜在的工程应用前景. ...
... Color online
Tensile properties of CoCrFeNiMn HEA at room temperature and cryogenic condition after cryogenic rolling process<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R9">9</xref>]</sup> (<i>σ</i><sub>b</sub>—ultimate tensile strength) Fig.2 高压扭转工艺(high-pressure torsion,HPT)也是利用形变强化机制显著提高材料强度或硬度的有效方式.Tang等[56 ] 和Yu等[57 ] 研究了高压扭转工艺对单相高熵合金组织与性能的影响,发现高压扭转工艺可以显著细化Al0.1 CoCrFeNi高熵合金的组织,且在室温环境能够激发大量的纳米孪晶和二次孪晶.由于高压扭转工艺导致的位错机制和变形孪晶强化,高熵合金的硬度可由150 HV提高至482 HV.随后Moon等[58 ] 研究发现,低温扭转工艺可以使Co20 Cr26 Fe20 Mn20 Ni14 高熵合金发生无扩散型的fcc-hcp相转变行为.虽然形变强化及高压扭转工艺显著提高了高熵合金的屈服强度,但这种方法会导致塑性的显著下降,如高压扭转后的强度可达2 GPa,但延伸率降低至5%[47 ] ,并且高压扭转工艺无法制备厚板和样品组织不均匀等缺点制约了HPT高熵合金在低温结构材料领域的广泛应用. ...
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... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员
[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(
图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力.
图15 不同类型高熵合金的低温强度-延伸率Ashby图 Ashby maps showing the yield strength (a) and ultimate tensile strength (b) <i>vs</i> elongation to failure for different HEAs at 77 K (CoCr-FeNiMn alloy<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R4">4</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R9">9</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R16">16</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R50">50</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R51">51</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R77">77</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R81">81</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R82">82</xref>]</sup>; PS—precipitate-strengthening<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R11">11</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R48">48</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R67">67</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R68">68</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R80">80</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R91">91</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R97">97</xref>]</sup>; TRIP—phase transformation induced plasticity<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R42">42</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R63">63</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R69">69</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R70">70</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R86">86</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R88">88</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R90">90</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R92">92</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R95">95</xref>]</sup>; eutectic HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R99">99</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R100">100</xref>]</sup>; TiZrHfNbTa HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R41">41</xref>]</sup>; HEA-wire<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R8">8</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R49">49</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R102">102</xref>]</sup>; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R7">7</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R10">10</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R40">40</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R45">45</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R53">53</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R59">59</xref>]</sup>; SP<sup/>— single-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R61">61</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R71">71</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R72">72</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R75">75</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R79">79</xref>]</sup>; DP—dual-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R73">73</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R84">84</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R96">96</xref>]</sup>) Fig.15 ![]()
与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
CoCrFeNi系面心立方高熵合金的低温变形机制及锯齿流变行为
5
2018
... 随后,本文作者[9 ] 深入研究了轧制工艺对fcc高熵合金低温性能的影响,研究发现,轧制工艺可以显著提高高熵合金的强度,其中低温轧制后的Cantor合金在77 K时的拉伸强度可达2 GPa,且断裂应变超过7%,如图2 [9 ] 所示,如此优异的低温性能突破了传统低温材料的性能极限.进一步研究发现,当温度降低至4.2 K时,低温轧制后的高熵合金强度可达2.25 GPa.但由于样品初始状态的位错密度极高,而超低温环境又极大限制了位错的滑移,导致孪晶变形也被明显抑制,从而使该合金在超低温环境下的断裂应变下降至6%.极低温环境下2 GPa超高强度高熵合金的开发,加深了人们对高熵合金低温极限性能的认识,展现了高熵合金在低温环境潜在的工程应用前景. ...
... [9 ]所示,如此优异的低温性能突破了传统低温材料的性能极限.进一步研究发现,当温度降低至4.2 K时,低温轧制后的高熵合金强度可达2.25 GPa.但由于样品初始状态的位错密度极高,而超低温环境又极大限制了位错的滑移,导致孪晶变形也被明显抑制,从而使该合金在超低温环境下的断裂应变下降至6%.极低温环境下2 GPa超高强度高熵合金的开发,加深了人们对高熵合金低温极限性能的认识,展现了高熵合金在低温环境潜在的工程应用前景. ...
... Color online
Tensile properties of CoCrFeNiMn HEA at room temperature and cryogenic condition after cryogenic rolling process<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R9">9</xref>]</sup> (<i>σ</i><sub>b</sub>—ultimate tensile strength) Fig.2 高压扭转工艺(high-pressure torsion,HPT)也是利用形变强化机制显著提高材料强度或硬度的有效方式.Tang等[56 ] 和Yu等[57 ] 研究了高压扭转工艺对单相高熵合金组织与性能的影响,发现高压扭转工艺可以显著细化Al0.1 CoCrFeNi高熵合金的组织,且在室温环境能够激发大量的纳米孪晶和二次孪晶.由于高压扭转工艺导致的位错机制和变形孪晶强化,高熵合金的硬度可由150 HV提高至482 HV.随后Moon等[58 ] 研究发现,低温扭转工艺可以使Co20 Cr26 Fe20 Mn20 Ni14 高熵合金发生无扩散型的fcc-hcp相转变行为.虽然形变强化及高压扭转工艺显著提高了高熵合金的屈服强度,但这种方法会导致塑性的显著下降,如高压扭转后的强度可达2 GPa,但延伸率降低至5%[47 ] ,并且高压扭转工艺无法制备厚板和样品组织不均匀等缺点制约了HPT高熵合金在低温结构材料领域的广泛应用. ...
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... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员
[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(
图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力.
图15 不同类型高熵合金的低温强度-延伸率Ashby图 Ashby maps showing the yield strength (a) and ultimate tensile strength (b) <i>vs</i> elongation to failure for different HEAs at 77 K (CoCr-FeNiMn alloy<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R4">4</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R9">9</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R16">16</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R50">50</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R51">51</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R77">77</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R81">81</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R82">82</xref>]</sup>; PS—precipitate-strengthening<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R11">11</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R48">48</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R67">67</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R68">68</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R80">80</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R91">91</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R97">97</xref>]</sup>; TRIP—phase transformation induced plasticity<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R42">42</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R63">63</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R69">69</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R70">70</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R86">86</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R88">88</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R90">90</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R92">92</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R95">95</xref>]</sup>; eutectic HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R99">99</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R100">100</xref>]</sup>; TiZrHfNbTa HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R41">41</xref>]</sup>; HEA-wire<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R8">8</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R49">49</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R102">102</xref>]</sup>; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R7">7</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R10">10</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R40">40</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R45">45</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R53">53</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R59">59</xref>]</sup>; SP<sup/>— single-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R61">61</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R71">71</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R72">72</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R75">75</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R79">79</xref>]</sup>; DP—dual-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R73">73</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R84">84</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R96">96</xref>]</sup>) Fig.15 ![]()
与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
Excellent ductility and serration feature of metastable CoCrFeNi high-entropy alloy at extremely low temperatures
10
2019
... 由于成分的复杂和变形机制的多样性,高熵合金的低温塑性流动比传统材料更为复杂.近年来,针对多种变形机制的深入科学认识和有效调控,兼具高强度、大塑性和良好的加工硬化能力等特点的低温高强韧高熵合金得以成功研发,这不仅推进了高熵合金的基础研究和工程应用进展,同时也加深了人们对高熵合金塑性流动特点的认识.然而多机制耦合作用给准确解析高熵合金的低温塑性流动规律带来了诸多挑战.以高熵合金在超低温环境变形时的锯齿流变行为为例,本文作者[10 ,38 ] 研究了CoCrFeNi高熵合金在超低温环境的塑性变形特点,发现在20 K及以下的超低温环境变形时,高熵合金呈现出锯齿流变的特点.高分辨透射电镜(HRTEM)结果证实,变形后的组织中存在大量的纳米孪晶(包括交叉孪晶和协同孪晶)和少量的fcc-hcp相转变行为,孪晶主导的变形机制和相变行为的共同作用导致了高熵合金在超低温环境优异的综合性能.Pu等[39 ] 在研究CoCrFeNiMn高熵合金的超低温力学行为时发现,极低温环境变形会导致组织中产生大量的压杆位错(Lomer-Cottrell位错,即L-C锁),而低温高应力激励下的位错惯性运动与L-C锁强烈的交互作用使高熵合金在4.2 K的超低温度下涌现出非热主控的锯齿不稳定流动现象.Naeem等[12 ] 利用原位中子衍射技术观察了高熵合金在极低温环境变形时的结构演变情况.研究发现,CoCrFeNi合金在极低温变形时的位错密度可高达9.2 × 1015 m-2 ,他们认为虽然在极低温环境位错运动仍为主要的硬化机制,但在25 K时明显增多的孪晶变形可能是锯齿流变的重要诱因.而后续研究[40 ] 表明,具有较高层错能的CoNiV合金在超低温变形时的锯齿流变则主要由位错运动引起. ...
... 此外,以往研究[10 ,49 ,86 ] 证明,结合孪晶变形和相变增韧特征的复合强韧化机理是提高高熵合金低温性能的有效方法.2019年,本文作者[10 ] 研究发现,CoCrFeNi高熵合金在极低温环境(4.2 K)会发生大量的孪晶变形,TWIP机制显著提高了高熵合金在极低温环境的加工硬化能力,推迟了颈缩行为的产生,从而明显改善了低温塑性.另外,在极低温环境准静态加载过程中,高熵合金组织中还会发生明显的fcc-hcp相变诱发塑性(transformation induced plasticity,TRIP)行为,如图7 [10 ] 所示.源于“TWIP + TRIP”复合强韧化机制,高熵合金在极低温环境(4.2 K)的断裂强度可达1.26 GPa,同时保持高达61%的延伸率,其综合性能优于传统的低温工程材料,如图8 [10 ] 所示. ...
... [10 ]研究发现,CoCrFeNi高熵合金在极低温环境(4.2 K)会发生大量的孪晶变形,TWIP机制显著提高了高熵合金在极低温环境的加工硬化能力,推迟了颈缩行为的产生,从而明显改善了低温塑性.另外,在极低温环境准静态加载过程中,高熵合金组织中还会发生明显的fcc-hcp相变诱发塑性(transformation induced plasticity,TRIP)行为,如图7 [10 ] 所示.源于“TWIP + TRIP”复合强韧化机制,高熵合金在极低温环境(4.2 K)的断裂强度可达1.26 GPa,同时保持高达61%的延伸率,其综合性能优于传统的低温工程材料,如图8 [10 ] 所示. ...
... [10 ]所示.源于“TWIP + TRIP”复合强韧化机制,高熵合金在极低温环境(4.2 K)的断裂强度可达1.26 GPa,同时保持高达61%的延伸率,其综合性能优于传统的低温工程材料,如图8 [10 ] 所示. ...
... [10 ]所示. ...
... (c) atomic image of the enlarged red rectangle in Fig.7b, witness the hcp SF appears in the sample
Feature of twins and phase transition in CoCrFeNi HEA after deformation at 4.2 K<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R10">10</xref>]</sup> Fig.7 图8 高熵合金和其他低温金属材料的超低温性能对比<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R10">10</xref>]</sup> Color online ...
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... Color online
Ashby map of tensile properties at 4.2 K among HEA with other cryogenic metallic materials<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R10">10</xref>]</sup> Fig.8 由于fcc高熵合金在低温环境复杂的变形机制和微结构可调控的特点,关于高熵合金低温强韧化原理的探索也逐步涉及传统钢铁材料的相变行为[63 ] . ...
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... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员
[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(
图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力.
图15 不同类型高熵合金的低温强度-延伸率Ashby图 Ashby maps showing the yield strength (a) and ultimate tensile strength (b) <i>vs</i> elongation to failure for different HEAs at 77 K (CoCr-FeNiMn alloy<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R4">4</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R9">9</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R16">16</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R50">50</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R51">51</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R77">77</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R81">81</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R82">82</xref>]</sup>; PS—precipitate-strengthening<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R11">11</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R48">48</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R67">67</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R68">68</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R80">80</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R91">91</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R97">97</xref>]</sup>; TRIP—phase transformation induced plasticity<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R42">42</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R63">63</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R69">69</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R70">70</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R86">86</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R88">88</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R90">90</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R92">92</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R95">95</xref>]</sup>; eutectic HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R99">99</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R100">100</xref>]</sup>; TiZrHfNbTa HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R41">41</xref>]</sup>; HEA-wire<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R8">8</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R49">49</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R102">102</xref>]</sup>; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R7">7</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R10">10</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R40">40</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R45">45</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R53">53</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R59">59</xref>]</sup>; SP<sup/>— single-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R61">61</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R71">71</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R72">72</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R75">75</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R79">79</xref>]</sup>; DP—dual-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R73">73</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R84">84</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R96">96</xref>]</sup>) Fig.15 ![]()
与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
Nanoparticles-strengthened high-entropy alloys for cryogenic applications showing an exceptional strength-ductility synergy
8
2019
... 近年来的研究证明,高熵合金在低温环境具有优异的强塑性[4 ,11 ,15 ,41 ,42 ] 、韧性[7 ,13 ] 和良好的室温耐蚀[18 ,20 ,21 ] 及抗辐照[19 ,43 ,44 ] 等优势,从而成为低温工程关键部件的新型候选材料.关于高熵合金低温性能的研究,Qiao等[15 ] 于2011年率先研究了具有单相bcc结构AlCoCrFeNi高熵合金的低温性能,发现该合金在低温环境下具有极高的压缩性能(屈服强度达1.88 GPa)和锯齿流变的特点,展示了高熵合金作为新型高强韧低温工程材料的应用前景. ...
... 随后,Yang等[65 ] 通过成分优化,制备了具有高体积分数的(FeCoNi)86 Al7 Ti7 (以下简称Al7Ti7合金)析出强化型高熵合金.研究发现,多组元共格L 12 有序析出相的大量存在,显著提高了该合金的屈服强度和加工硬化能力,其室温强塑积达到72 GPa·%.后续研究[11 ] 发现Ni30 Co30 Fe13 Cr15 Al6 Ti6 高熵合金(以下简称Al6Ti6合金)在低温环境的力学性能更为优异,其断裂强度可达1.7 GPa,且保持51%的延伸率.但与单相高熵合金在低温环境发生大量纳米孪晶不同,Al6Ti6合金虽然在低温环境也会发生孪生,但其孪晶变形明显被抑制.这主要是因为L 12 型高熵有序析出相的层错能较高,可达200~250 mJ/m2 ,与fcc基体的低层错能特征差异明显.TEM的结果也证实,该合金低温环境主要依靠高密度的层错(图3a [11 ] )进行变形,并且大量层错的相互作用使组织中出现了纳米尺度的菱形层错网,如图3b [11 ] 所示.这种菱形结构不仅显著细化了晶粒,而且大幅度降低了位错运动的平均自由程,从而阻碍位错运动,提高了材料的加工硬化能力.与此同时,由于晶体内部大量分位错的形成,(111)面上扩展位错极易演变为压杆位错,这种固定位错可作为很强的障碍物将(111)面上的其他位错牢牢锁住,因此也被称为面交位错,如图4 [66 ] 所示.低温环境下,L-C锁的大量存在有效提高了材料在高应力状态的持续硬化和变形能力. ...
... [11 ])进行变形,并且大量层错的相互作用使组织中出现了纳米尺度的菱形层错网,如图3b [11 ] 所示.这种菱形结构不仅显著细化了晶粒,而且大幅度降低了位错运动的平均自由程,从而阻碍位错运动,提高了材料的加工硬化能力.与此同时,由于晶体内部大量分位错的形成,(111)面上扩展位错极易演变为压杆位错,这种固定位错可作为很强的障碍物将(111)面上的其他位错牢牢锁住,因此也被称为面交位错,如图4 [66 ] 所示.低温环境下,L-C锁的大量存在有效提高了材料在高应力状态的持续硬化和变形能力. ...
... [11 ]所示.这种菱形结构不仅显著细化了晶粒,而且大幅度降低了位错运动的平均自由程,从而阻碍位错运动,提高了材料的加工硬化能力.与此同时,由于晶体内部大量分位错的形成,(111)面上扩展位错极易演变为压杆位错,这种固定位错可作为很强的障碍物将(111)面上的其他位错牢牢锁住,因此也被称为面交位错,如图4 [66 ] 所示.低温环境下,L-C锁的大量存在有效提高了材料在高应力状态的持续硬化和变形能力. ...
... (b) nano-spaced stacking fault (SF) network in the deformed alloy
Dislocation configurations of Ni<sub>30</sub>Co<sub>30</sub>Fe<sub>13</sub>Cr<sub>15</sub>Al<sub>6</sub>Ti<sub>6</sub> HEA after cryogenic deformation<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R11">11</xref>]</sup> Fig.3 图4 高熵合金中由位错反应生成的Lomer-Cottrell (L-C)锁<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R66">66</xref>]</sup> Color omline ...
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... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力. ...
... [
11 ,
48 ,
67 ,
68 ,
80 ,
91 ,
97 ]; TRIP—phase transformation induced plasticity
[42 ,63 ,69 ,70 ,86 ,88 -90 ,92 -95 ] ; eutectic HEA
[99 ,100 ] ; TiZrHfNbTa HEA
[41 ] ; HEA-wire
[8 ,49 ,102 ] ; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)
[7 ,10 ,40 ,45 ,53 ,59 ] ; SP
— single-phase[61 ,71 ,72 ,75 ,79 ] ; DP—dual-phase[73 ,84 ,96 ] )Fig.15 与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
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Temperature-dependent hardening contributions in CrFeCoNi high-entropy alloy
2
2021
... 由于成分的复杂和变形机制的多样性,高熵合金的低温塑性流动比传统材料更为复杂.近年来,针对多种变形机制的深入科学认识和有效调控,兼具高强度、大塑性和良好的加工硬化能力等特点的低温高强韧高熵合金得以成功研发,这不仅推进了高熵合金的基础研究和工程应用进展,同时也加深了人们对高熵合金塑性流动特点的认识.然而多机制耦合作用给准确解析高熵合金的低温塑性流动规律带来了诸多挑战.以高熵合金在超低温环境变形时的锯齿流变行为为例,本文作者[10 ,38 ] 研究了CoCrFeNi高熵合金在超低温环境的塑性变形特点,发现在20 K及以下的超低温环境变形时,高熵合金呈现出锯齿流变的特点.高分辨透射电镜(HRTEM)结果证实,变形后的组织中存在大量的纳米孪晶(包括交叉孪晶和协同孪晶)和少量的fcc-hcp相转变行为,孪晶主导的变形机制和相变行为的共同作用导致了高熵合金在超低温环境优异的综合性能.Pu等[39 ] 在研究CoCrFeNiMn高熵合金的超低温力学行为时发现,极低温环境变形会导致组织中产生大量的压杆位错(Lomer-Cottrell位错,即L-C锁),而低温高应力激励下的位错惯性运动与L-C锁强烈的交互作用使高熵合金在4.2 K的超低温度下涌现出非热主控的锯齿不稳定流动现象.Naeem等[12 ] 利用原位中子衍射技术观察了高熵合金在极低温环境变形时的结构演变情况.研究发现,CoCrFeNi合金在极低温变形时的位错密度可高达9.2 × 1015 m-2 ,他们认为虽然在极低温环境位错运动仍为主要的硬化机制,但在25 K时明显增多的孪晶变形可能是锯齿流变的重要诱因.而后续研究[40 ] 表明,具有较高层错能的CoNiV合金在超低温变形时的锯齿流变则主要由位错运动引起. ...
... 随着传统材料的强韧化方法在高熵合金中的应用,结合位错、层错、孪晶和相变等多种耦合机制的强韧化方案也被研究人员广泛关注,成为推动高熵合金低温研究发展的重要方向[12 ,69 ~85 ] .以亚稳双相高熵合金为例,前期研究[62 ,63 ] 虽然证实该合金具有优异的低温综合性能,但由于屈服强度普遍低于1 GPa,限制了该合金作为高强度结构材料的应用领域.因此,结合固溶强化和相变机制的强韧化方法成为提升亚稳双相型高熵合金屈服强度的有效手段[86 ~91 ] . ...
Exceptional fracture toughness of CrCoNi-based medium- and high-entropy alloys at 20 kelvin
2
2022
... 高熵合金自被发现以来,由于其多主元合金的独特设计理念、新奇的结构和优异的性能,引起了研究人员的广泛关注[1 ~3 ] .关于高熵合金的研究进展和工程应用,已有较多报道,本文重点总结了近年来高熵合金的低温研究进展.早期对高熵合金变形机理的研究[4 ~6 ] 发现,其在低温环境下位错运动受阻,而较低的层错能使高熵合金呈现出孪晶变形的特点,位错运动和孪晶机制的协同作用使高熵合金展现出“越低温、越强韧”的特征.然而与传统低温结构材料(如奥氏体不锈钢、镍基合金、钛合金等)相比,单相高熵合金的低温强度并不具备显著优势.为了拓展高熵合金的低温应用领域,推进其工程化应用,首要目标是进一步改善高熵合金的低温性能.为此,过去10余年研究人员[4 ,7 ~13 ] 开展了广泛的强韧化研究,并取得了显著进展,同时也加深了人们对高熵合金基础结构和低温塑性变形的认识.此外,由于析出强化、相变增韧等传统材料的强韧化方法和多机制耦合等理念被成功应用于强化高熵合金,实现了低温性能的大幅度提升,从而使高熵合金展现出广阔的低温工程应用前景.本文简要综述了近年来高熵合金低温性能的实验进展,归纳了高熵合金在低温环境的变形机理和强韧化策略,同时对尚未解决的重要问题进行了梳理和展望. ...
... 近年来的研究证明,高熵合金在低温环境具有优异的强塑性[4 ,11 ,15 ,41 ,42 ] 、韧性[7 ,13 ] 和良好的室温耐蚀[18 ,20 ,21 ] 及抗辐照[19 ,43 ,44 ] 等优势,从而成为低温工程关键部件的新型候选材料.关于高熵合金低温性能的研究,Qiao等[15 ] 于2011年率先研究了具有单相bcc结构AlCoCrFeNi高熵合金的低温性能,发现该合金在低温环境下具有极高的压缩性能(屈服强度达1.88 GPa)和锯齿流变的特点,展示了高熵合金作为新型高强韧低温工程材料的应用前景. ...
Solid solution alloys of AlCoCrFeNiTi x with excellent room-temperature mechanical properties
2
2007
... 多主元的合金设计理念一经提出便引起研究人员的广泛关注,近年来的研究[14 ~24 ] 发现,高熵合金具有高强度、高塑性、高韧性、良好的耐磨和疲劳性能,以及优异的低温、耐蚀、抗辐照、抗氢脆能力和出色的催化效果.这些优于传统材料的力学及物理化学性能,加深了人们对高熵合金的认识,也拓展了其工程化应用前景. ...
... 近年来的一些研究结果证明,具有非等原子比的合金也能保持稳定的固溶体结构[34 ] ,并且某一成分的波动可以对性能产生显著影响[14 ,35 ] .这种性能的“鸡尾酒效应”[36 ] 不仅使高熵合金可以在较宽的成分范围保持相结构稳定,也拓宽了其在复杂严苛环境的工程应用潜力.因此高熵合金被认为有潜力突破传统材料的性能极限,成为国内外金属材料领域的研究热点. ...
Microstructural characteristics and mechanical behaviors of AlCoCrFeNi high-entropy alloys at ambient and cryogenic temperatures
2
2011
... 近年来的研究证明,高熵合金在低温环境具有优异的强塑性[4 ,11 ,15 ,41 ,42 ] 、韧性[7 ,13 ] 和良好的室温耐蚀[18 ,20 ,21 ] 及抗辐照[19 ,43 ,44 ] 等优势,从而成为低温工程关键部件的新型候选材料.关于高熵合金低温性能的研究,Qiao等[15 ] 于2011年率先研究了具有单相bcc结构AlCoCrFeNi高熵合金的低温性能,发现该合金在低温环境下具有极高的压缩性能(屈服强度达1.88 GPa)和锯齿流变的特点,展示了高熵合金作为新型高强韧低温工程材料的应用前景. ...
... [15 ]于2011年率先研究了具有单相bcc结构AlCoCrFeNi高熵合金的低温性能,发现该合金在低温环境下具有极高的压缩性能(屈服强度达1.88 GPa)和锯齿流变的特点,展示了高熵合金作为新型高强韧低温工程材料的应用前景. ...
A fracture-resistant high-entropy alloy for cryogenic applications
3
2014
... 与单相bcc结构高熵合金相比,单相fcc结构高熵合金因易于制备成形、综合性能优异等特点,其低温研究发展较为成熟.2013年,Gali和George[45 ] 研究了CoCrFeNiMn (后被称为Cantor合金)和CoCrFeNi高熵合金在不同温度的拉伸性能.研究发现,随着温度的降低,该合金的强度和塑性同时得到了大幅度改善.在77 K时,CoCrFeNi高熵合金的拉伸强度超过1 GPa,且延伸率超过60%.随后,Otto等[4 ] 在此基础上深入研究了晶粒尺寸对高熵合金低温力学性能的影响及其变形机理.研究发现,fcc高熵合金在低温变形后期会出现纳米孪晶,而孪生机制产生的大量低能界面导致晶粒显著细化.另外这些低能界面可有效阻碍位错运动,提高高熵合金在低温环境的加工硬化率,进而推迟了颈缩行为的发生.在位错滑移和孪晶机制的共同作用下,Cantor合金在77 K时的强度和塑性都得到了明显提高.此外,2014年,Gludovatz等[16 ] 详细评估了单相fcc高熵合金的室温及低温断裂韧性,发现该合金具有优异的低温韧性,其裂纹萌生初期的断裂韧性超过200 MPa·m1/2 ,并且在77 K裂纹扩展阶段的断裂韧性超过300 MPa·m1/2 ,如此优异的综合性能可以与低温性能最好的奥氏体不锈钢和高镍钢相媲美. ...
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力. ...
... ,
16 ,
50 ,
51 ,
77 ,
81 ,
82 ]; PS—precipitate-strengthening
[11 ,48 ,67 ,68 ,80 ,91 ,97 ] ; TRIP—phase transformation induced plasticity
[42 ,63 ,69 ,70 ,86 ,88 -90 ,92 -95 ] ; eutectic HEA
[99 ,100 ] ; TiZrHfNbTa HEA
[41 ] ; HEA-wire
[8 ,49 ,102 ] ; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)
[7 ,10 ,40 ,45 ,53 ,59 ] ; SP
— single-phase[61 ,71 ,72 ,75 ,79 ] ; DP—dual-phase[73 ,84 ,96 ] )Fig.15 与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
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Fatigue behavior of Al0.5 CoCrCuFeNi high entropy alloys
0
2012
Corrosion and serration behaviors of TiZr0.5 NbCr0.5 V x Mo y high entropy alloys in aqueous environments
1
2014
... 近年来的研究证明,高熵合金在低温环境具有优异的强塑性[4 ,11 ,15 ,41 ,42 ] 、韧性[7 ,13 ] 和良好的室温耐蚀[18 ,20 ,21 ] 及抗辐照[19 ,43 ,44 ] 等优势,从而成为低温工程关键部件的新型候选材料.关于高熵合金低温性能的研究,Qiao等[15 ] 于2011年率先研究了具有单相bcc结构AlCoCrFeNi高熵合金的低温性能,发现该合金在低温环境下具有极高的压缩性能(屈服强度达1.88 GPa)和锯齿流变的特点,展示了高熵合金作为新型高强韧低温工程材料的应用前景. ...
Irradiation resistance in Al x CoCrFeNi high entropy alloys
1
2015
... 近年来的研究证明,高熵合金在低温环境具有优异的强塑性[4 ,11 ,15 ,41 ,42 ] 、韧性[7 ,13 ] 和良好的室温耐蚀[18 ,20 ,21 ] 及抗辐照[19 ,43 ,44 ] 等优势,从而成为低温工程关键部件的新型候选材料.关于高熵合金低温性能的研究,Qiao等[15 ] 于2011年率先研究了具有单相bcc结构AlCoCrFeNi高熵合金的低温性能,发现该合金在低温环境下具有极高的压缩性能(屈服强度达1.88 GPa)和锯齿流变的特点,展示了高熵合金作为新型高强韧低温工程材料的应用前景. ...
Corrosion of Al x CoCrFeNi high-entropy alloys: Al-content and potential scan-rate dependent pitting behavior
1
2017
... 近年来的研究证明,高熵合金在低温环境具有优异的强塑性[4 ,11 ,15 ,41 ,42 ] 、韧性[7 ,13 ] 和良好的室温耐蚀[18 ,20 ,21 ] 及抗辐照[19 ,43 ,44 ] 等优势,从而成为低温工程关键部件的新型候选材料.关于高熵合金低温性能的研究,Qiao等[15 ] 于2011年率先研究了具有单相bcc结构AlCoCrFeNi高熵合金的低温性能,发现该合金在低温环境下具有极高的压缩性能(屈服强度达1.88 GPa)和锯齿流变的特点,展示了高熵合金作为新型高强韧低温工程材料的应用前景. ...
A strong and ductile medium-entropy alloy resists hydrogen embrittlement and corrosion
1
2020
... 近年来的研究证明,高熵合金在低温环境具有优异的强塑性[4 ,11 ,15 ,41 ,42 ] 、韧性[7 ,13 ] 和良好的室温耐蚀[18 ,20 ,21 ] 及抗辐照[19 ,43 ,44 ] 等优势,从而成为低温工程关键部件的新型候选材料.关于高熵合金低温性能的研究,Qiao等[15 ] 于2011年率先研究了具有单相bcc结构AlCoCrFeNi高熵合金的低温性能,发现该合金在低温环境下具有极高的压缩性能(屈服强度达1.88 GPa)和锯齿流变的特点,展示了高熵合金作为新型高强韧低温工程材料的应用前景. ...
Strong resistance to hydrogen embrittlement of high-entropy alloy
0
2018
Carbothermal shock synthesis of high-entropy-alloy nanoparticles
0
2018
Tribological properties of high-entropy alloys: A review
1
2022
... 多主元的合金设计理念一经提出便引起研究人员的广泛关注,近年来的研究[14 ~24 ] 发现,高熵合金具有高强度、高塑性、高韧性、良好的耐磨和疲劳性能,以及优异的低温、耐蚀、抗辐照、抗氢脆能力和出色的催化效果.这些优于传统材料的力学及物理化学性能,加深了人们对高熵合金的认识,也拓展了其工程化应用前景. ...
Phase stabilities of high entropy alloys
1
2020
... 高熵合金由多种主要元素组成,导致混合熵较高.依照Gibbs自由能公式[3 ] (ΔG mix = ΔH mix - T ΔS mix ,其中,ΔG mix 为合金体系的Gibbs自由能;ΔH mix 为混合焓;ΔS mix 为混合熵; 为体系的热力学温度)可知,高的混合熵降低了体系的自由能,从而有利于保持固溶体结构而抑制金属间化合物的形成,因此高温环境高熵合金通常具有稳定的固溶体结构,而在成分上呈现出化学无序的特点[3 ] ,典型结构如图1 [3 ] 所示.另外,Luan等[25 ] 研究发现,随着元素数量的增加,合金体系中可能生成的金属间化合物数量会有所增加,而低温环境混合焓的影响随之提高,金属间化合物的形成会导致体系的自由能下降,因此多数高熵合金更倾向于形成多相组织.多种因素的共同作用使高熵合金的相形成规律极为复杂,同时也为调控其微结构特征提供了广阔空间. ...
Local lattice distortion in high-entropy alloys
1
2017
... 与传统金属材料相比,这种多组元新奇结构使高熵合金具有较大的晶格畸变[26 ~31 ] 、迟滞扩散[32 ,33 ] 等特点,也因此对材料的变形机制产生了显著影响,并为其强韧化设计提供了广阔空间. ...
Lattice distortion in a strong and ductile refractory high-entropy alloy
0
2018
Local lattice distortion in NiCoCr, FeCoNiCr and FeCoNiCrMn concentrated alloys investigated by synchrotron X-ray diffraction
0
2018
Ultrastrong medium-entropy single-phase alloys designed via severe lattice distortion
0
2019
Lattice-distortion-enhanced yield strength in a refractory high-entropy alloy
0
2020
Heterogeneous lattice strain strengthening in severely distorted crystalline solids
1
2022
... 与传统金属材料相比,这种多组元新奇结构使高熵合金具有较大的晶格畸变[26 ~31 ] 、迟滞扩散[32 ,33 ] 等特点,也因此对材料的变形机制产生了显著影响,并为其强韧化设计提供了广阔空间. ...
Thermally stable amorphous (AlMoNbSiTaTiVZr)50 N50 nitride film as diffusion barrier in copper metallization
1
2008
... 与传统金属材料相比,这种多组元新奇结构使高熵合金具有较大的晶格畸变[26 ~31 ] 、迟滞扩散[32 ,33 ] 等特点,也因此对材料的变形机制产生了显著影响,并为其强韧化设计提供了广阔空间. ...
Thermodynamic route for self-forming 1.5 nm V-Nb-Mo-Ta-W high-entropy alloy barrier layer: Roles of enthalpy and mixing entropy
1
2020
... 与传统金属材料相比,这种多组元新奇结构使高熵合金具有较大的晶格畸变[26 ~31 ] 、迟滞扩散[32 ,33 ] 等特点,也因此对材料的变形机制产生了显著影响,并为其强韧化设计提供了广阔空间. ...
A novel, single phase, non-equiatomic FeMnNiCoCr high-entropy alloy with exceptional phase stability and tensile ductility
1
2014
... 近年来的一些研究结果证明,具有非等原子比的合金也能保持稳定的固溶体结构[34 ] ,并且某一成分的波动可以对性能产生显著影响[14 ,35 ] .这种性能的“鸡尾酒效应”[36 ] 不仅使高熵合金可以在较宽的成分范围保持相结构稳定,也拓宽了其在复杂严苛环境的工程应用潜力.因此高熵合金被认为有潜力突破传统材料的性能极限,成为国内外金属材料领域的研究热点. ...
Aluminum alloying effects on lattice types, microstructures, and mechanical behavior of high-entropy alloys systems
1
2013
... 近年来的一些研究结果证明,具有非等原子比的合金也能保持稳定的固溶体结构[34 ] ,并且某一成分的波动可以对性能产生显著影响[14 ,35 ] .这种性能的“鸡尾酒效应”[36 ] 不仅使高熵合金可以在较宽的成分范围保持相结构稳定,也拓宽了其在复杂严苛环境的工程应用潜力.因此高熵合金被认为有潜力突破传统材料的性能极限,成为国内外金属材料领域的研究热点. ...
Alloyed pleasures: Multimetallic cocktails
1
2003
... 近年来的一些研究结果证明,具有非等原子比的合金也能保持稳定的固溶体结构[34 ] ,并且某一成分的波动可以对性能产生显著影响[14 ,35 ] .这种性能的“鸡尾酒效应”[36 ] 不仅使高熵合金可以在较宽的成分范围保持相结构稳定,也拓宽了其在复杂严苛环境的工程应用潜力.因此高熵合金被认为有潜力突破传统材料的性能极限,成为国内外金属材料领域的研究热点. ...
Enhanced strength and ductility in a high-entropy alloy via ordered oxygen complexes
1
2018
... 除此之外,研究[37 ] 发现高熵合金的结构具有元素偏聚的特点,如TiZrNbHf合金中的有序氧复合体等合金中的有序相,这种纳米尺度的有序结构打破了人们对高熵合金化学无序的传统认识,也革新了固体材料的变形机理,为强韧化合金提供了新的广阔空间,具有重要的科学价值. ...
Cryogenic-deformation-induced phase transformation in an FeCoCrNi high-entropy alloy
1
2018
... 由于成分的复杂和变形机制的多样性,高熵合金的低温塑性流动比传统材料更为复杂.近年来,针对多种变形机制的深入科学认识和有效调控,兼具高强度、大塑性和良好的加工硬化能力等特点的低温高强韧高熵合金得以成功研发,这不仅推进了高熵合金的基础研究和工程应用进展,同时也加深了人们对高熵合金塑性流动特点的认识.然而多机制耦合作用给准确解析高熵合金的低温塑性流动规律带来了诸多挑战.以高熵合金在超低温环境变形时的锯齿流变行为为例,本文作者[10 ,38 ] 研究了CoCrFeNi高熵合金在超低温环境的塑性变形特点,发现在20 K及以下的超低温环境变形时,高熵合金呈现出锯齿流变的特点.高分辨透射电镜(HRTEM)结果证实,变形后的组织中存在大量的纳米孪晶(包括交叉孪晶和协同孪晶)和少量的fcc-hcp相转变行为,孪晶主导的变形机制和相变行为的共同作用导致了高熵合金在超低温环境优异的综合性能.Pu等[39 ] 在研究CoCrFeNiMn高熵合金的超低温力学行为时发现,极低温环境变形会导致组织中产生大量的压杆位错(Lomer-Cottrell位错,即L-C锁),而低温高应力激励下的位错惯性运动与L-C锁强烈的交互作用使高熵合金在4.2 K的超低温度下涌现出非热主控的锯齿不稳定流动现象.Naeem等[12 ] 利用原位中子衍射技术观察了高熵合金在极低温环境变形时的结构演变情况.研究发现,CoCrFeNi合金在极低温变形时的位错密度可高达9.2 × 1015 m-2 ,他们认为虽然在极低温环境位错运动仍为主要的硬化机制,但在25 K时明显增多的孪晶变形可能是锯齿流变的重要诱因.而后续研究[40 ] 表明,具有较高层错能的CoNiV合金在超低温变形时的锯齿流变则主要由位错运动引起. ...
Spatio-temporal dynamics of jerky flow in high-entropy alloy at extremely low temperature
1
2021
... 由于成分的复杂和变形机制的多样性,高熵合金的低温塑性流动比传统材料更为复杂.近年来,针对多种变形机制的深入科学认识和有效调控,兼具高强度、大塑性和良好的加工硬化能力等特点的低温高强韧高熵合金得以成功研发,这不仅推进了高熵合金的基础研究和工程应用进展,同时也加深了人们对高熵合金塑性流动特点的认识.然而多机制耦合作用给准确解析高熵合金的低温塑性流动规律带来了诸多挑战.以高熵合金在超低温环境变形时的锯齿流变行为为例,本文作者[10 ,38 ] 研究了CoCrFeNi高熵合金在超低温环境的塑性变形特点,发现在20 K及以下的超低温环境变形时,高熵合金呈现出锯齿流变的特点.高分辨透射电镜(HRTEM)结果证实,变形后的组织中存在大量的纳米孪晶(包括交叉孪晶和协同孪晶)和少量的fcc-hcp相转变行为,孪晶主导的变形机制和相变行为的共同作用导致了高熵合金在超低温环境优异的综合性能.Pu等[39 ] 在研究CoCrFeNiMn高熵合金的超低温力学行为时发现,极低温环境变形会导致组织中产生大量的压杆位错(Lomer-Cottrell位错,即L-C锁),而低温高应力激励下的位错惯性运动与L-C锁强烈的交互作用使高熵合金在4.2 K的超低温度下涌现出非热主控的锯齿不稳定流动现象.Naeem等[12 ] 利用原位中子衍射技术观察了高熵合金在极低温环境变形时的结构演变情况.研究发现,CoCrFeNi合金在极低温变形时的位错密度可高达9.2 × 1015 m-2 ,他们认为虽然在极低温环境位错运动仍为主要的硬化机制,但在25 K时明显增多的孪晶变形可能是锯齿流变的重要诱因.而后续研究[40 ] 表明,具有较高层错能的CoNiV合金在超低温变形时的锯齿流变则主要由位错运动引起. ...
Liquid helium temperature deformation and local atomic structure of CoNiV medium entropy alloy
3
2022
... 由于成分的复杂和变形机制的多样性,高熵合金的低温塑性流动比传统材料更为复杂.近年来,针对多种变形机制的深入科学认识和有效调控,兼具高强度、大塑性和良好的加工硬化能力等特点的低温高强韧高熵合金得以成功研发,这不仅推进了高熵合金的基础研究和工程应用进展,同时也加深了人们对高熵合金塑性流动特点的认识.然而多机制耦合作用给准确解析高熵合金的低温塑性流动规律带来了诸多挑战.以高熵合金在超低温环境变形时的锯齿流变行为为例,本文作者[10 ,38 ] 研究了CoCrFeNi高熵合金在超低温环境的塑性变形特点,发现在20 K及以下的超低温环境变形时,高熵合金呈现出锯齿流变的特点.高分辨透射电镜(HRTEM)结果证实,变形后的组织中存在大量的纳米孪晶(包括交叉孪晶和协同孪晶)和少量的fcc-hcp相转变行为,孪晶主导的变形机制和相变行为的共同作用导致了高熵合金在超低温环境优异的综合性能.Pu等[39 ] 在研究CoCrFeNiMn高熵合金的超低温力学行为时发现,极低温环境变形会导致组织中产生大量的压杆位错(Lomer-Cottrell位错,即L-C锁),而低温高应力激励下的位错惯性运动与L-C锁强烈的交互作用使高熵合金在4.2 K的超低温度下涌现出非热主控的锯齿不稳定流动现象.Naeem等[12 ] 利用原位中子衍射技术观察了高熵合金在极低温环境变形时的结构演变情况.研究发现,CoCrFeNi合金在极低温变形时的位错密度可高达9.2 × 1015 m-2 ,他们认为虽然在极低温环境位错运动仍为主要的硬化机制,但在25 K时明显增多的孪晶变形可能是锯齿流变的重要诱因.而后续研究[40 ] 表明,具有较高层错能的CoNiV合金在超低温变形时的锯齿流变则主要由位错运动引起. ...
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力. ...
... ,
40 ,
45 ,
53 ,
59 ]; SP
— single-phase[61 ,71 ,72 ,75 ,79 ] ; DP—dual-phase[73 ,84 ,96 ] )Fig.15 与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
![]()
Mechanical instability and tensile properties of TiZrHfNbTa high entropy alloy at cryogenic temperatures
3
2020
... 近年来的研究证明,高熵合金在低温环境具有优异的强塑性[4 ,11 ,15 ,41 ,42 ] 、韧性[7 ,13 ] 和良好的室温耐蚀[18 ,20 ,21 ] 及抗辐照[19 ,43 ,44 ] 等优势,从而成为低温工程关键部件的新型候选材料.关于高熵合金低温性能的研究,Qiao等[15 ] 于2011年率先研究了具有单相bcc结构AlCoCrFeNi高熵合金的低温性能,发现该合金在低温环境下具有极高的压缩性能(屈服强度达1.88 GPa)和锯齿流变的特点,展示了高熵合金作为新型高强韧低温工程材料的应用前景. ...
... 相较于fcc高熵合金,具有单相bcc结构难熔高熵合金的低温性能鲜有报道.主要原因是难熔高熵合金熔点较高且在室温环境通常较脆,难以加工和制备.2020年,Wang等[41 ] 制备了具有优异低温性能的TiZrHfNbTa等原子比难熔高熵合金,该合金具有单相的bcc结构.研究发现,与以往难熔高熵合金的变形单纯依赖位错滑移机制不同,该合金在低温变形时会发生纳米孪生和bcc→ω 的相转变行为.受益于多种变形机制的共同作用,即便温度降低至77 K,该难熔合金也没有发生脆化,强塑性反而得到了明显改善,其低温屈服强度达到1.5 GPa,且延伸率超过20%.进一步研究发现,在低温环境变形时的螺位错滑移、机械孪晶和bcc→ω 相变行为的协同作用导致了TiZrHfNbTa难熔高熵合金优异的综合性能. ...
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员
[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(
图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力.
图15 不同类型高熵合金的低温强度-延伸率Ashby图 Ashby maps showing the yield strength (a) and ultimate tensile strength (b) <i>vs</i> elongation to failure for different HEAs at 77 K (CoCr-FeNiMn alloy<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R4">4</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R9">9</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R16">16</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R50">50</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R51">51</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R77">77</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R81">81</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R82">82</xref>]</sup>; PS—precipitate-strengthening<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R11">11</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R48">48</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R67">67</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R68">68</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R80">80</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R91">91</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R97">97</xref>]</sup>; TRIP—phase transformation induced plasticity<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R42">42</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R63">63</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R69">69</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R70">70</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R86">86</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R88">88</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R90">90</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R92">92</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R95">95</xref>]</sup>; eutectic HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R99">99</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R100">100</xref>]</sup>; TiZrHfNbTa HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R41">41</xref>]</sup>; HEA-wire<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R8">8</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R49">49</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R102">102</xref>]</sup>; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R7">7</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R10">10</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R40">40</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R45">45</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R53">53</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R59">59</xref>]</sup>; SP<sup/>— single-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R61">61</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R71">71</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R72">72</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R75">75</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R79">79</xref>]</sup>; DP—dual-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R73">73</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R84">84</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R96">96</xref>]</sup>) Fig.15 ![]()
与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
Ultrastrong duplex high-entropy alloy with 2 GPa cryogenic strength enabled by an accelerated martensitic transformation
4
2019
... 近年来的研究证明,高熵合金在低温环境具有优异的强塑性[4 ,11 ,15 ,41 ,42 ] 、韧性[7 ,13 ] 和良好的室温耐蚀[18 ,20 ,21 ] 及抗辐照[19 ,43 ,44 ] 等优势,从而成为低温工程关键部件的新型候选材料.关于高熵合金低温性能的研究,Qiao等[15 ] 于2011年率先研究了具有单相bcc结构AlCoCrFeNi高熵合金的低温性能,发现该合金在低温环境下具有极高的压缩性能(屈服强度达1.88 GPa)和锯齿流变的特点,展示了高熵合金作为新型高强韧低温工程材料的应用前景. ...
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力. ...
... [
42 ,
63 ,
69 ,
70 ,
86 ,
88 -
90 ,
92 -
95 ]; eutectic HEA
[99 ,100 ] ; TiZrHfNbTa HEA
[41 ] ; HEA-wire
[8 ,49 ,102 ] ; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)
[7 ,10 ,40 ,45 ,53 ,59 ] ; SP
— single-phase[61 ,71 ,72 ,75 ,79 ] ; DP—dual-phase[73 ,84 ,96 ] )Fig.15 与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
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... 目前虽有少量2 GPa高熵合金的研究报道[42 ,48 ,91 ,103 ~106 ] ,但大多数合金的低温屈服强度在1.5 GPa以下,没有展现出超高强韧高熵合金在替代传统低温工程材料(如钛合金、316LN不锈钢等)方面的显著优势.未来需要进一步加强对高熵合金基础结构和变形机理的研究,深入挖掘其低温性能潜力,提高人们对2 GPa超高强韧fcc及bcc结构高熵合金低温变形机理和韧塑化原理的认识,以便开发出具有显著性能优势的新型低温超高强度高熵合金. ...
Influence of chemical disorder on energy dissipation and defect evolution in concentrated solid solution alloys
1
2015
... 近年来的研究证明,高熵合金在低温环境具有优异的强塑性[4 ,11 ,15 ,41 ,42 ] 、韧性[7 ,13 ] 和良好的室温耐蚀[18 ,20 ,21 ] 及抗辐照[19 ,43 ,44 ] 等优势,从而成为低温工程关键部件的新型候选材料.关于高熵合金低温性能的研究,Qiao等[15 ] 于2011年率先研究了具有单相bcc结构AlCoCrFeNi高熵合金的低温性能,发现该合金在低温环境下具有极高的压缩性能(屈服强度达1.88 GPa)和锯齿流变的特点,展示了高熵合金作为新型高强韧低温工程材料的应用前景. ...
In situ microstructural evolution in face-centered and body-centered cubic complex concentrated solid-solution alloys under heavy ion irradiation
1
2020
... 近年来的研究证明,高熵合金在低温环境具有优异的强塑性[4 ,11 ,15 ,41 ,42 ] 、韧性[7 ,13 ] 和良好的室温耐蚀[18 ,20 ,21 ] 及抗辐照[19 ,43 ,44 ] 等优势,从而成为低温工程关键部件的新型候选材料.关于高熵合金低温性能的研究,Qiao等[15 ] 于2011年率先研究了具有单相bcc结构AlCoCrFeNi高熵合金的低温性能,发现该合金在低温环境下具有极高的压缩性能(屈服强度达1.88 GPa)和锯齿流变的特点,展示了高熵合金作为新型高强韧低温工程材料的应用前景. ...
Tensile properties of high- and medium-entropy alloys
3
2013
... 与单相bcc结构高熵合金相比,单相fcc结构高熵合金因易于制备成形、综合性能优异等特点,其低温研究发展较为成熟.2013年,Gali和George[45 ] 研究了CoCrFeNiMn (后被称为Cantor合金)和CoCrFeNi高熵合金在不同温度的拉伸性能.研究发现,随着温度的降低,该合金的强度和塑性同时得到了大幅度改善.在77 K时,CoCrFeNi高熵合金的拉伸强度超过1 GPa,且延伸率超过60%.随后,Otto等[4 ] 在此基础上深入研究了晶粒尺寸对高熵合金低温力学性能的影响及其变形机理.研究发现,fcc高熵合金在低温变形后期会出现纳米孪晶,而孪生机制产生的大量低能界面导致晶粒显著细化.另外这些低能界面可有效阻碍位错运动,提高高熵合金在低温环境的加工硬化率,进而推迟了颈缩行为的发生.在位错滑移和孪晶机制的共同作用下,Cantor合金在77 K时的强度和塑性都得到了明显提高.此外,2014年,Gludovatz等[16 ] 详细评估了单相fcc高熵合金的室温及低温断裂韧性,发现该合金具有优异的低温韧性,其裂纹萌生初期的断裂韧性超过200 MPa·m1/2 ,并且在77 K裂纹扩展阶段的断裂韧性超过300 MPa·m1/2 ,如此优异的综合性能可以与低温性能最好的奥氏体不锈钢和高镍钢相媲美. ...
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力. ...
... ,
45 ,
53 ,
59 ]; SP
— single-phase[61 ,71 ,72 ,75 ,79 ] ; DP—dual-phase[73 ,84 ,96 ] )Fig.15 与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
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Fundamental understanding of mechanical behavior of high-entropy alloys at low temperatures: A review
1
2018
... 针对单相fcc结构高熵合金屈服强度较低的特点,研究人员[46 ~49 ] 开展了广泛的强韧化研究,近年来取得了长足发展.强韧化的方法主要依赖于缺陷策略,即通过在组织中引入点、线、面、体缺陷的方式来提升高熵合金的性能.点缺陷,即添加C、N等间隙原子或Al等置换原子;线缺陷,即增加位错密度;面缺陷,即调控层错、孪晶等形成低能界面;体缺陷,即引入第二相或相变诱导塑性等机制.经过近20年的发展,传统材料的这些强韧化方法在高熵合金中得到了广泛应用,显著提高了高熵合金的低温性能.具体的变形机理和强韧化策略总结如下. ...
Microstructure and mechanical properties of high-entropy alloy Co20 Cr26 Fe20 Mn20 Ni14 processed by high-pressure torsion at 77?K and 300?K
1
2018
... 高压扭转工艺(high-pressure torsion,HPT)也是利用形变强化机制显著提高材料强度或硬度的有效方式.Tang等[56 ] 和Yu等[57 ] 研究了高压扭转工艺对单相高熵合金组织与性能的影响,发现高压扭转工艺可以显著细化Al0.1 CoCrFeNi高熵合金的组织,且在室温环境能够激发大量的纳米孪晶和二次孪晶.由于高压扭转工艺导致的位错机制和变形孪晶强化,高熵合金的硬度可由150 HV提高至482 HV.随后Moon等[58 ] 研究发现,低温扭转工艺可以使Co20 Cr26 Fe20 Mn20 Ni14 高熵合金发生无扩散型的fcc-hcp相转变行为.虽然形变强化及高压扭转工艺显著提高了高熵合金的屈服强度,但这种方法会导致塑性的显著下降,如高压扭转后的强度可达2 GPa,但延伸率降低至5%[47 ] ,并且高压扭转工艺无法制备厚板和样品组织不均匀等缺点制约了HPT高熵合金在低温结构材料领域的广泛应用. ...
A dual-phase alloy with ultrahigh strength-ductility synergy over a wide temperature range
3
2021
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力. ...
... ,
48 ,
67 ,
68 ,
80 ,
91 ,
97 ]; TRIP—phase transformation induced plasticity
[42 ,63 ,69 ,70 ,86 ,88 -90 ,92 -95 ] ; eutectic HEA
[99 ,100 ] ; TiZrHfNbTa HEA
[41 ] ; HEA-wire
[8 ,49 ,102 ] ; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)
[7 ,10 ,40 ,45 ,53 ,59 ] ; SP
— single-phase[61 ,71 ,72 ,75 ,79 ] ; DP—dual-phase[73 ,84 ,96 ] )Fig.15 与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
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... 目前虽有少量2 GPa高熵合金的研究报道[42 ,48 ,91 ,103 ~106 ] ,但大多数合金的低温屈服强度在1.5 GPa以下,没有展现出超高强韧高熵合金在替代传统低温工程材料(如钛合金、316LN不锈钢等)方面的显著优势.未来需要进一步加强对高熵合金基础结构和变形机理的研究,深入挖掘其低温性能潜力,提高人们对2 GPa超高强韧fcc及bcc结构高熵合金低温变形机理和韧塑化原理的认识,以便开发出具有显著性能优势的新型低温超高强度高熵合金. ...
Superior strength-ductility CoCrNi medium-entropy alloy wire
7
2020
... 针对单相fcc结构高熵合金屈服强度较低的特点,研究人员[46 ~49 ] 开展了广泛的强韧化研究,近年来取得了长足发展.强韧化的方法主要依赖于缺陷策略,即通过在组织中引入点、线、面、体缺陷的方式来提升高熵合金的性能.点缺陷,即添加C、N等间隙原子或Al等置换原子;线缺陷,即增加位错密度;面缺陷,即调控层错、孪晶等形成低能界面;体缺陷,即引入第二相或相变诱导塑性等机制.经过近20年的发展,传统材料的这些强韧化方法在高熵合金中得到了广泛应用,显著提高了高熵合金的低温性能.具体的变形机理和强韧化策略总结如下. ...
... 此外,以往研究[10 ,49 ,86 ] 证明,结合孪晶变形和相变增韧特征的复合强韧化机理是提高高熵合金低温性能的有效方法.2019年,本文作者[10 ] 研究发现,CoCrFeNi高熵合金在极低温环境(4.2 K)会发生大量的孪晶变形,TWIP机制显著提高了高熵合金在极低温环境的加工硬化能力,推迟了颈缩行为的产生,从而明显改善了低温塑性.另外,在极低温环境准静态加载过程中,高熵合金组织中还会发生明显的fcc-hcp相变诱发塑性(transformation induced plasticity,TRIP)行为,如图7 [10 ] 所示.源于“TWIP + TRIP”复合强韧化机制,高熵合金在极低温环境(4.2 K)的断裂强度可达1.26 GPa,同时保持高达61%的延伸率,其综合性能优于传统的低温工程材料,如图8 [10 ] 所示. ...
... 2017年,Li等[8 ] 通过悬锻拉拔的方法制备了具有优异力学性能的Al0.3 CoCrFeNi高熵合金丝材,其室温组织由单相的fcc和少量B2相组成.受益于拉拔时的剧烈塑性变形,该丝材的晶粒尺寸被细化至2 μm以下,极高的初始位错密度和超细晶组织使高熵合金丝材的屈服强度超过1.2 GPa,并且随着温度降低,孪晶机制被激活.低温环境纳米孪晶机制的加入进一步提高了高熵合金丝材的加工硬化能力,使该合金的强塑性得到明显改善.77 K时该丝材的屈服强度可达1.3 GPa,断裂强度高达1.6 GPa,同时保持17.5%的延伸率.之后Huo等[101 ] 通过冷拔工艺制备了具有优异低温性能的CoCrFeNi高熵合金丝材,研究发现,该丝材在低温环境会发生二次孪晶变形,相关结果证实,结合孪晶机制和高密度位错能够有效提升高熵合金丝材在低温环境的加工硬化能力和强度.然而,随着强度的提升,高熵合金丝材的加工硬化能力较铸态明显降低,冷拔CoCrFeNi高熵合金丝材甚至在室温环境已表现出加工软化现象.为进一步提升高强度高熵合金丝材的加工硬化能力,耦合多种变形机制的复合强韧化研究成为解决该问题的有效手段.2020年,本文作者[49 ] 通过热拉拔工艺制备了CoCrNi合金丝材,研究发现,除了低温变形时的孪晶机制,该丝材在变形过程中会产生大量层错.高密度的层错和孪晶片层显著细化了晶粒,使该丝材具有优异的加工硬化能力.另外,在低温变形后的组织中还观察到了明显的fcc-hcp相变行为,且组织中极细的hcp片层不仅显著细化了组织,还可以有效阻碍位错运动,从而进一步提高丝材的加工硬化能力,推迟颈缩行为的发生.经过位错运动、层错、孪晶和相变等多种变形机制的耦合作用,CoCrNi丝材的低温屈服强度可达1.5 GPa,断裂强度超过1.8 GPa,并且延伸率超过37%,如图13 [49 ] 所示,其综合性能优于目前报道的所有金属丝材,展现了高强韧高熵合金丝材在替代传统高性能丝材方面的显著优势.随后,通过多道次拉拔和后续热处理工艺改进,具有更高强度的共晶高熵合金丝材被成功开发[102 ] .研究发现,多道次拉拔形成的径向非均匀梯度片层结构和低温环境B2相因高密度交滑移导致的动态微结构细化的共同作用,导致了该丝材极优异的低温性能(图14 [102 ] ),其低温强度可达2.5 GPa,同时保持14%的均匀延伸率.高强韧共晶高熵合金丝材的成功制备不仅为新型金属丝材的开发提供了新思路,也为极端环境用金属丝材的安全服役提供了新方案. ...
... [49 ]所示,其综合性能优于目前报道的所有金属丝材,展现了高强韧高熵合金丝材在替代传统高性能丝材方面的显著优势.随后,通过多道次拉拔和后续热处理工艺改进,具有更高强度的共晶高熵合金丝材被成功开发[102 ] .研究发现,多道次拉拔形成的径向非均匀梯度片层结构和低温环境B2相因高密度交滑移导致的动态微结构细化的共同作用,导致了该丝材极优异的低温性能(图14 [102 ] ),其低温强度可达2.5 GPa,同时保持14%的均匀延伸率.高强韧共晶高熵合金丝材的成功制备不仅为新型金属丝材的开发提供了新思路,也为极端环境用金属丝材的安全服役提供了新方案. ...
... [
49 ]
Tensile properties of hot-drawing CoCrNi wire at room and cryogenic temperatures<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R49">49</xref>]</sup> (<i>σ</i><sub>y</sub>—yield strength, <i>ε</i><sub>u</sub>—uniform elongation, <i>ε</i><sub>f</sub>—fracture strain) Fig.13 图14 AlCoCrFeNi<sub>2.1</sub>共晶高熵合金丝材低温拉伸时的组织特征<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R102">102</xref>]</sup> (a) deformation twins (DT) and dislocation cells (DC) in fcc matrix and microstructure refinement deriving from dense dislocation cross-slip in B2 phase of EHEA wire during cryogenic tension ...
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... [
49 ] (
σ y —yield strength,
ε u —uniform elongation,
ε f —fracture strain)
Fig.13 图14 AlCoCrFeNi<sub>2.1</sub>共晶高熵合金丝材低温拉伸时的组织特征<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R102">102</xref>]</sup> (a) deformation twins (DT) and dislocation cells (DC) in fcc matrix and microstructure refinement deriving from dense dislocation cross-slip in B2 phase of EHEA wire during cryogenic tension ...
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... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员
[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(
图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力.
图15 不同类型高熵合金的低温强度-延伸率Ashby图 Ashby maps showing the yield strength (a) and ultimate tensile strength (b) <i>vs</i> elongation to failure for different HEAs at 77 K (CoCr-FeNiMn alloy<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R4">4</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R9">9</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R16">16</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R50">50</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R51">51</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R77">77</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R81">81</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R82">82</xref>]</sup>; PS—precipitate-strengthening<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R11">11</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R48">48</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R67">67</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R68">68</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R80">80</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R91">91</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R97">97</xref>]</sup>; TRIP—phase transformation induced plasticity<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R42">42</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R63">63</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R69">69</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R70">70</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R86">86</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R88">88</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R90">90</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R92">92</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R95">95</xref>]</sup>; eutectic HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R99">99</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R100">100</xref>]</sup>; TiZrHfNbTa HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R41">41</xref>]</sup>; HEA-wire<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R8">8</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R49">49</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R102">102</xref>]</sup>; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R7">7</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R10">10</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R40">40</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R45">45</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R53">53</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R59">59</xref>]</sup>; SP<sup/>— single-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R61">61</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R71">71</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R72">72</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R75">75</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R79">79</xref>]</sup>; DP—dual-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R73">73</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R84">84</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R96">96</xref>]</sup>) Fig.15 ![]()
与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
Temperature-dependent tensile properties of ultrafine-grained C-doped CoCrFeMnNi high-entropy alloy
2
2022
... 固溶强化是经典的强化方法,研究人员通过将间隙或置换原子加入高熵合金,可以增大晶格畸变,提高位错滑移抗力,从而提高材料强度.Tian等[50 ] 通过在Cantor合金中加入1% (原子分数,下同)的C,得到了具有亚微米尺寸的超细完全再结晶组织.依赖于C的强化、细晶强化和低温变形过程中的位错和孪晶机制的共同作用,该合金在77 K的屈服强度可达1 GPa,断裂强度可达1.46 GPa,同时还保持42.6%的延伸率. ...
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员
[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(
图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力.
图15 不同类型高熵合金的低温强度-延伸率Ashby图 Ashby maps showing the yield strength (a) and ultimate tensile strength (b) <i>vs</i> elongation to failure for different HEAs at 77 K (CoCr-FeNiMn alloy<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R4">4</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R9">9</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R16">16</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R50">50</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R51">51</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R77">77</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R81">81</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R82">82</xref>]</sup>; PS—precipitate-strengthening<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R11">11</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R48">48</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R67">67</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R68">68</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R80">80</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R91">91</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R97">97</xref>]</sup>; TRIP—phase transformation induced plasticity<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R42">42</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R63">63</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R69">69</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R70">70</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R86">86</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R88">88</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R90">90</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R92">92</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R95">95</xref>]</sup>; eutectic HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R99">99</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R100">100</xref>]</sup>; TiZrHfNbTa HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R41">41</xref>]</sup>; HEA-wire<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R8">8</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R49">49</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R102">102</xref>]</sup>; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R7">7</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R10">10</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R40">40</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R45">45</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R53">53</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R59">59</xref>]</sup>; SP<sup/>— single-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R61">61</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R71">71</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R72">72</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R75">75</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R79">79</xref>]</sup>; DP—dual-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R73">73</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R84">84</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R96">96</xref>]</sup>) Fig.15 ![]()
与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
Toward excellent tensile properties of nitrogen-doped CoCrFeMnNi high-entropy alloy at room and cryogenic temperatures
3
2022
... Shim等[51 ] 通过电弧熔炼氮化铬铁(Cr60 Fe35 N5 )的方式在CoCrFeNiMn合金中引入2.1%的间隙N元素,研究发现引入N元素可抑制σ 相的析出,促进Cr2 N析出相的产生.析出相的存在明显抑制了晶粒长大而使含N高熵合金的晶粒尺寸更小;细晶组织和析出相的作用可明显改善高熵合金的屈服强度,且Cr2 N析出相的强化效果更好.另外N的加入在组织中可产生短程缺陷来阻碍位错滑移,低温环境的纳米孪晶和二次孪晶界显著细化了晶粒,并降低了位错的平均自由程,从而阻碍了位错运动,提高了该合金的加工硬化能力.低温环境下,在位错的平面滑移、层错和变形孪晶的共同作用下,含N高熵合金的低温屈服强度可高达1 GPa,断裂强度超过1.6 GPa,同时还保持70%的延伸率.然而,间隙原子强化后的高熵合金普遍出现了塑性的明显下降,且随着间隙原子含量的增加,易发生碳化物的析出和间隙原子在晶界或其他缺陷处的偏聚[52 ] ,从而导致材料过早断裂,而低温环境会加剧这种脆化.因此,适当的间隙原子含量对高熵合金低温性能的改善至关重要. ...
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力. ...
... ,
51 ,
77 ,
81 ,
82 ]; PS—precipitate-strengthening
[11 ,48 ,67 ,68 ,80 ,91 ,97 ] ; TRIP—phase transformation induced plasticity
[42 ,63 ,69 ,70 ,86 ,88 -90 ,92 -95 ] ; eutectic HEA
[99 ,100 ] ; TiZrHfNbTa HEA
[41 ] ; HEA-wire
[8 ,49 ,102 ] ; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)
[7 ,10 ,40 ,45 ,53 ,59 ] ; SP
— single-phase[61 ,71 ,72 ,75 ,79 ] ; DP—dual-phase[73 ,84 ,96 ] )Fig.15 与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
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Research progress and prospects of interstitial atoms and particle enhanced CoCrFeMnNi high entropy alloy
1
2022
... Shim等[51 ] 通过电弧熔炼氮化铬铁(Cr60 Fe35 N5 )的方式在CoCrFeNiMn合金中引入2.1%的间隙N元素,研究发现引入N元素可抑制σ 相的析出,促进Cr2 N析出相的产生.析出相的存在明显抑制了晶粒长大而使含N高熵合金的晶粒尺寸更小;细晶组织和析出相的作用可明显改善高熵合金的屈服强度,且Cr2 N析出相的强化效果更好.另外N的加入在组织中可产生短程缺陷来阻碍位错滑移,低温环境的纳米孪晶和二次孪晶界显著细化了晶粒,并降低了位错的平均自由程,从而阻碍了位错运动,提高了该合金的加工硬化能力.低温环境下,在位错的平面滑移、层错和变形孪晶的共同作用下,含N高熵合金的低温屈服强度可高达1 GPa,断裂强度超过1.6 GPa,同时还保持70%的延伸率.然而,间隙原子强化后的高熵合金普遍出现了塑性的明显下降,且随着间隙原子含量的增加,易发生碳化物的析出和间隙原子在晶界或其他缺陷处的偏聚[52 ] ,从而导致材料过早断裂,而低温环境会加剧这种脆化.因此,适当的间隙原子含量对高熵合金低温性能的改善至关重要. ...
间隙原子及颗粒增强CoCrFeMnNi高熵合金的研究进展及展望
1
2022
... Shim等[51 ] 通过电弧熔炼氮化铬铁(Cr60 Fe35 N5 )的方式在CoCrFeNiMn合金中引入2.1%的间隙N元素,研究发现引入N元素可抑制σ 相的析出,促进Cr2 N析出相的产生.析出相的存在明显抑制了晶粒长大而使含N高熵合金的晶粒尺寸更小;细晶组织和析出相的作用可明显改善高熵合金的屈服强度,且Cr2 N析出相的强化效果更好.另外N的加入在组织中可产生短程缺陷来阻碍位错滑移,低温环境的纳米孪晶和二次孪晶界显著细化了晶粒,并降低了位错的平均自由程,从而阻碍了位错运动,提高了该合金的加工硬化能力.低温环境下,在位错的平面滑移、层错和变形孪晶的共同作用下,含N高熵合金的低温屈服强度可高达1 GPa,断裂强度超过1.6 GPa,同时还保持70%的延伸率.然而,间隙原子强化后的高熵合金普遍出现了塑性的明显下降,且随着间隙原子含量的增加,易发生碳化物的析出和间隙原子在晶界或其他缺陷处的偏聚[52 ] ,从而导致材料过早断裂,而低温环境会加剧这种脆化.因此,适当的间隙原子含量对高熵合金低温性能的改善至关重要. ...
The ultrahigh charpy impact toughness of forged Al x CoCrFeNi high entropy alloys at room and cryogenic temperatures
3
2016
... 除此之外,研究人员还详细研究了置换原子对高熵合金的低温性能影响.2016年,Li等[53 ] 通过磁悬浮熔炼设备制备了2种不同Al含量的高熵合金,分别是Al0.1 CoCrFeNi和Al0.3 CoCrFeNi高熵合金.研究发现,随着Al元素含量的增加,高熵合金的低温屈服强度可由410 MPa提高至510 MPa.另外他们发现该合金具有优异的低温冲击韧性,在77 K的Charpy冲击功可高达328 J. ...
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力. ...
... ,
53 ,
59 ]; SP
— single-phase[61 ,71 ,72 ,75 ,79 ] ; DP—dual-phase[73 ,84 ,96 ] )Fig.15 与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
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Microstructural control and properties optimization of high-entropy alloys
1
2012
... 早期关于高熵合金的形变强化主要通过冷轧工艺实现.2012年,Zhang和Peng[54 ] 详细研究了冷轧工艺对CoCrFeNiCu高熵合金力学性能的影响,发现冷轧工艺(50%的压下量)可将铸态高熵合金的屈服强度由350 MPa提高至900 MPa,展现了冷轧工艺显著的强化效果.2015年,Stepanov等[55 ] 探索了低温轧制工艺对Cantor合金力学性能的影响,研究发现,在低温轧制过程中,Cantor合金会发生位错密度的急剧增加和大量的变形孪晶,且孪晶片层间距会逐渐变薄;在低温轧制后期,会发生孪晶片层的旋转和剪切带的萌生和扩展,而没有观察到新晶粒和亚晶的出现.受益于低温轧制后组织中的极高密度位错和极细孪晶片层,低温轧制后Cantor合金的拉伸强度可达1500 MPa. ...
Effect of cryo-deformation on structure and properties of CoCrFeNiMn high-entropy alloy
1
2015
... 早期关于高熵合金的形变强化主要通过冷轧工艺实现.2012年,Zhang和Peng[54 ] 详细研究了冷轧工艺对CoCrFeNiCu高熵合金力学性能的影响,发现冷轧工艺(50%的压下量)可将铸态高熵合金的屈服强度由350 MPa提高至900 MPa,展现了冷轧工艺显著的强化效果.2015年,Stepanov等[55 ] 探索了低温轧制工艺对Cantor合金力学性能的影响,研究发现,在低温轧制过程中,Cantor合金会发生位错密度的急剧增加和大量的变形孪晶,且孪晶片层间距会逐渐变薄;在低温轧制后期,会发生孪晶片层的旋转和剪切带的萌生和扩展,而没有观察到新晶粒和亚晶的出现.受益于低温轧制后组织中的极高密度位错和极细孪晶片层,低温轧制后Cantor合金的拉伸强度可达1500 MPa. ...
Hardening of an Al0.3 CoCrFeNi high entropy alloy via high-pressure torsion and thermal annealing
1
2015
... 高压扭转工艺(high-pressure torsion,HPT)也是利用形变强化机制显著提高材料强度或硬度的有效方式.Tang等[56 ] 和Yu等[57 ] 研究了高压扭转工艺对单相高熵合金组织与性能的影响,发现高压扭转工艺可以显著细化Al0.1 CoCrFeNi高熵合金的组织,且在室温环境能够激发大量的纳米孪晶和二次孪晶.由于高压扭转工艺导致的位错机制和变形孪晶强化,高熵合金的硬度可由150 HV提高至482 HV.随后Moon等[58 ] 研究发现,低温扭转工艺可以使Co20 Cr26 Fe20 Mn20 Ni14 高熵合金发生无扩散型的fcc-hcp相转变行为.虽然形变强化及高压扭转工艺显著提高了高熵合金的屈服强度,但这种方法会导致塑性的显著下降,如高压扭转后的强度可达2 GPa,但延伸率降低至5%[47 ] ,并且高压扭转工艺无法制备厚板和样品组织不均匀等缺点制约了HPT高熵合金在低温结构材料领域的广泛应用. ...
Effects of high pressure torsion on microstructures and properties of an Al0.1 CoCrFeNi high-entropy alloy
1
2016
... 高压扭转工艺(high-pressure torsion,HPT)也是利用形变强化机制显著提高材料强度或硬度的有效方式.Tang等[56 ] 和Yu等[57 ] 研究了高压扭转工艺对单相高熵合金组织与性能的影响,发现高压扭转工艺可以显著细化Al0.1 CoCrFeNi高熵合金的组织,且在室温环境能够激发大量的纳米孪晶和二次孪晶.由于高压扭转工艺导致的位错机制和变形孪晶强化,高熵合金的硬度可由150 HV提高至482 HV.随后Moon等[58 ] 研究发现,低温扭转工艺可以使Co20 Cr26 Fe20 Mn20 Ni14 高熵合金发生无扩散型的fcc-hcp相转变行为.虽然形变强化及高压扭转工艺显著提高了高熵合金的屈服强度,但这种方法会导致塑性的显著下降,如高压扭转后的强度可达2 GPa,但延伸率降低至5%[47 ] ,并且高压扭转工艺无法制备厚板和样品组织不均匀等缺点制约了HPT高熵合金在低温结构材料领域的广泛应用. ...
Deformation-induced phase transformation of Co20 Cr26 Fe20 Mn20 Ni14 high-entropy alloy during high-pressure torsion at 77 K
1
2017
... 高压扭转工艺(high-pressure torsion,HPT)也是利用形变强化机制显著提高材料强度或硬度的有效方式.Tang等[56 ] 和Yu等[57 ] 研究了高压扭转工艺对单相高熵合金组织与性能的影响,发现高压扭转工艺可以显著细化Al0.1 CoCrFeNi高熵合金的组织,且在室温环境能够激发大量的纳米孪晶和二次孪晶.由于高压扭转工艺导致的位错机制和变形孪晶强化,高熵合金的硬度可由150 HV提高至482 HV.随后Moon等[58 ] 研究发现,低温扭转工艺可以使Co20 Cr26 Fe20 Mn20 Ni14 高熵合金发生无扩散型的fcc-hcp相转变行为.虽然形变强化及高压扭转工艺显著提高了高熵合金的屈服强度,但这种方法会导致塑性的显著下降,如高压扭转后的强度可达2 GPa,但延伸率降低至5%[47 ] ,并且高压扭转工艺无法制备厚板和样品组织不均匀等缺点制约了HPT高熵合金在低温结构材料领域的广泛应用. ...
Superior cryogenic tensile properties of ultrafine-grained CoCrNi medium-entropy alloy produced by high-pressure torsion and annealing
3
2019
... 为了改善高压扭转工艺导致的塑性损失,后续的热处理工艺优化被用于改善高强度材料的均匀延伸率.Sathiyamoorthi等[59 ] 研究发现,将高压扭转后的CoCrNi中熵合金样品在600℃退火1 h,即可获得超细晶组织(平均晶粒尺寸为650 nm),且组织中有大量的纳米孪晶;此外透射电镜(TEM)观察证实初始组织中还有部分亚晶和少量位错.超细晶组织和退火孪晶、适量的位错密度以及高的晶格摩擦力,使该合金具有极高的低温屈服强度;另外,该合金在低温变形时会产生更高密度的变形孪晶/层错和高密度位错.在多种变形机制的共同作用下,高压扭转后的CoCrNi中熵合金在77 K时的屈服强度可高达1.97 GPa,且延伸率达到27%. ...
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力. ...
... ,
59 ]; SP
— single-phase[61 ,71 ,72 ,75 ,79 ] ; DP—dual-phase[73 ,84 ,96 ] )Fig.15 与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
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Design of a twinning-induced plasticity high entropy alloy
1
2015
... Deng等[60 ] 于2015年将孪晶诱导塑性(twinning induced plasticity,TWIP)理念引入高熵合金,制备了具有室温变形孪晶的Fe40 Mn40 Co10 Cr10 亚稳高熵合金,该合金在室温变形时会产生大量孪晶,导致了优异的塑性和加工硬化能力.Fe40 Mn40 Co10 Cr10 高熵合金的开发拓展了fcc高熵合金室温变形机制的可操控范围,给高熵合金的韧化提供了更多空间.但由于该合金的强度低于500 MPa,限制了其工业应用. ...
Cryogenic strength improvement by utilizing room-temperature deformation twinning in a partially recrystallized VCrMnFeCoNi high-entropy alloy
3
2017
... 2017年,Jo等[61 ] 通过冷轧和不完全退火工艺在VCoCrFeNiMn高熵合金中实现了孪晶组织的室温存在,研究发现该合金在冷轧后组织中会产生变形孪晶,且变形孪晶在后续的短时不完全再结晶退火过程中可以保留下来.最终形成的组织由完全再结晶的细晶区(平均晶粒尺寸为1.5 μm)和未完全再结晶的粗晶区(平均晶粒尺寸为32 μm)构成,且粗晶晶粒中存在大量的变形孪晶.室温未再结晶组织的存在极大改善了高熵合金的屈服强度,而受益于变形时的高应力状态,细晶区和粗晶区在后续的低温拉伸过程中,能产生新的纳米孪晶和二次孪晶,从而使该合金具有优异的综合力学性能.在77 K的低温环境,该合金的屈服强度将近1 GPa,断裂强度达1.3 GPa,延伸率为46%. ...
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力. ...
... [
61 ,
71 ,
72 ,
75 ,
79 ]; DP—dual-phase
[73 ,84 ,96 ] )
Fig.15 与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
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Metastable high-entropy dual-phase alloys overcome the strength-ductility trade-off
2
2016
... 2016年,Li等[62 ] 将传统高锰钢变形过程中的相变行为引入高熵合金,制备出了具有非等原子比的Fe50 Mn30 Co10 Cr10 高熵合金,该合金在室温塑性变形过程中会发生fcc→hcp相变行为,从而大幅度改善了高熵合金的强度和塑性,其室温断裂强度可达900 MPa,且延伸率超过70%.该合金的成功研发,使人们普遍关注到高熵合金的相变行为. ...
... 随着传统材料的强韧化方法在高熵合金中的应用,结合位错、层错、孪晶和相变等多种耦合机制的强韧化方案也被研究人员广泛关注,成为推动高熵合金低温研究发展的重要方向[12 ,69 ~85 ] .以亚稳双相高熵合金为例,前期研究[62 ,63 ] 虽然证实该合金具有优异的低温综合性能,但由于屈服强度普遍低于1 GPa,限制了该合金作为高强度结构材料的应用领域.因此,结合固溶强化和相变机制的强韧化方法成为提升亚稳双相型高熵合金屈服强度的有效手段[86 ~91 ] . ...
Cryogenic mechanical behavior of a TRIP-assisted dual-phase high-entropy alloy
5
2022
... 随后,Li等[63 ] 在此基础上深入研究了Fe50 Mn30 Co10 -Cr10 高熵合金的低温性能.发现当温度降低时,该合金的力学性得到持续强化,且随着晶粒尺寸由200 μm细化至4 μm,fcc相的稳定性也得到了提高,初始组织由“fcc + hcp”双相结构转变为单相的fcc结构;而在77 K低温变形时,近80% (体积分数)的fcc相会转变成hcp新相.依赖于低温环境相变行为的大量进行,亚稳双相高熵合金的低温强度超过1300 MPa,同时延伸率超过50%. ...
... 随着传统材料的强韧化方法在高熵合金中的应用,结合位错、层错、孪晶和相变等多种耦合机制的强韧化方案也被研究人员广泛关注,成为推动高熵合金低温研究发展的重要方向[12 ,69 ~85 ] .以亚稳双相高熵合金为例,前期研究[62 ,63 ] 虽然证实该合金具有优异的低温综合性能,但由于屈服强度普遍低于1 GPa,限制了该合金作为高强度结构材料的应用领域.因此,结合固溶强化和相变机制的强韧化方法成为提升亚稳双相型高熵合金屈服强度的有效手段[86 ~91 ] . ...
... 由于fcc高熵合金在低温环境复杂的变形机制和微结构可调控的特点,关于高熵合金低温强韧化原理的探索也逐步涉及传统钢铁材料的相变行为[63 ] . ...
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力. ...
... ,
63 ,
69 ,
70 ,
86 ,
88 -
90 ,
92 -
95 ]; eutectic HEA
[99 ,100 ] ; TiZrHfNbTa HEA
[41 ] ; HEA-wire
[8 ,49 ,102 ] ; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)
[7 ,10 ,40 ,45 ,53 ,59 ] ; SP
— single-phase[61 ,71 ,72 ,75 ,79 ] ; DP—dual-phase[73 ,84 ,96 ] )Fig.15 与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
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A precipitation-hardened high-entropy alloy with outstanding tensile properties
1
2016
... 高熵合金属于强固溶体合金,元素种类较多且含量较高,因此将传统的析出强化应用于高熵合金来提高强度会面临很大挑战.2016年,He等[64 ] 通过在CoCrFeNi合金中加入适量的Al、Ti元素,成功在单相的fcc基体中制备出弥散分布的Ni3 (Al/Ti)型有序析出相,极大改善了高熵合金的强度.在经过适当的热处理工艺后,(FeCoNiCr)94 Ti2 Al4 高熵合金的室温强度可由固溶态的500 MPa提升至时效态的1300 MPa. ...
Multicomponent intermetallic nanoparticles and superb mechanical behaviors of complex alloys
1
2018
... 随后,Yang等[65 ] 通过成分优化,制备了具有高体积分数的(FeCoNi)86 Al7 Ti7 (以下简称Al7Ti7合金)析出强化型高熵合金.研究发现,多组元共格L 12 有序析出相的大量存在,显著提高了该合金的屈服强度和加工硬化能力,其室温强塑积达到72 GPa·%.后续研究[11 ] 发现Ni30 Co30 Fe13 Cr15 Al6 Ti6 高熵合金(以下简称Al6Ti6合金)在低温环境的力学性能更为优异,其断裂强度可达1.7 GPa,且保持51%的延伸率.但与单相高熵合金在低温环境发生大量纳米孪晶不同,Al6Ti6合金虽然在低温环境也会发生孪生,但其孪晶变形明显被抑制.这主要是因为L 12 型高熵有序析出相的层错能较高,可达200~250 mJ/m2 ,与fcc基体的低层错能特征差异明显.TEM的结果也证实,该合金低温环境主要依靠高密度的层错(图3a [11 ] )进行变形,并且大量层错的相互作用使组织中出现了纳米尺度的菱形层错网,如图3b [11 ] 所示.这种菱形结构不仅显著细化了晶粒,而且大幅度降低了位错运动的平均自由程,从而阻碍位错运动,提高了材料的加工硬化能力.与此同时,由于晶体内部大量分位错的形成,(111)面上扩展位错极易演变为压杆位错,这种固定位错可作为很强的障碍物将(111)面上的其他位错牢牢锁住,因此也被称为面交位错,如图4 [66 ] 所示.低温环境下,L-C锁的大量存在有效提高了材料在高应力状态的持续硬化和变形能力. ...
Transmission electron microscopy characterization of dislocation structure in a face-centered cubic high-entropy alloy Al0.1 CoCrFeNi
3
2018
... 随后,Yang等[65 ] 通过成分优化,制备了具有高体积分数的(FeCoNi)86 Al7 Ti7 (以下简称Al7Ti7合金)析出强化型高熵合金.研究发现,多组元共格L 12 有序析出相的大量存在,显著提高了该合金的屈服强度和加工硬化能力,其室温强塑积达到72 GPa·%.后续研究[11 ] 发现Ni30 Co30 Fe13 Cr15 Al6 Ti6 高熵合金(以下简称Al6Ti6合金)在低温环境的力学性能更为优异,其断裂强度可达1.7 GPa,且保持51%的延伸率.但与单相高熵合金在低温环境发生大量纳米孪晶不同,Al6Ti6合金虽然在低温环境也会发生孪生,但其孪晶变形明显被抑制.这主要是因为L 12 型高熵有序析出相的层错能较高,可达200~250 mJ/m2 ,与fcc基体的低层错能特征差异明显.TEM的结果也证实,该合金低温环境主要依靠高密度的层错(图3a [11 ] )进行变形,并且大量层错的相互作用使组织中出现了纳米尺度的菱形层错网,如图3b [11 ] 所示.这种菱形结构不仅显著细化了晶粒,而且大幅度降低了位错运动的平均自由程,从而阻碍位错运动,提高了材料的加工硬化能力.与此同时,由于晶体内部大量分位错的形成,(111)面上扩展位错极易演变为压杆位错,这种固定位错可作为很强的障碍物将(111)面上的其他位错牢牢锁住,因此也被称为面交位错,如图4 [66 ] 所示.低温环境下,L-C锁的大量存在有效提高了材料在高应力状态的持续硬化和变形能力. ...
... (b) nano-spaced stacking fault (SF) network in the deformed alloy
Dislocation configurations of Ni<sub>30</sub>Co<sub>30</sub>Fe<sub>13</sub>Cr<sub>15</sub>Al<sub>6</sub>Ti<sub>6</sub> HEA after cryogenic deformation<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R11">11</xref>]</sup> Fig.3 图4 高熵合金中由位错反应生成的Lomer-Cottrell (L-C)锁<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R66">66</xref>]</sup> Color omline ...
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... Color omline
Typical Lomer-Cottrell (L-C) lock in HEA during dislocation motion<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R66">66</xref>]</sup> Fig.4 与此同时,Tong等[67 ] 研究发现,CoCrFeNiTi0.2 高熵合金(Ti0.2 高熵合金)中由于晶界附近的非均匀性形核和晶内的均匀形核,组织中会出现2种不同形貌的析出相,即晶界附近的片层状析出相和晶内的球形析出相.深入研究发现2种析出相的成分一致,均富集Ni和Ti元素,且片层状析出相呈连续的纳米层状分布,但片层状析出相具有化学无序的长周期堆垛有序结构,而球形析出相为有序的L 12 型结构.与Al6Ti6高熵合金类似,球形的L 12 析出相由于层错能较高,抑制了孪晶变形的发生,使得变形主要依赖于层错进行.然而化学无序的片层状析出相在低温加载过程中会发生明显变形,且变形区域中发现了微孪晶的存在.这证明球形析出相的化学有序结构会显著提高孪晶的形核势垒,抑制孪晶变形的发生.得益于析出相对位错运动的有效阻碍,Ti0.2 高熵合金的强塑性均较单相的CoCrFeNi高熵合金有大幅度提升,77 K时的屈服强度和断裂强度分别高达860 MPa和1.58 GPa,同时还保持46%的延伸率. ...
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Outstanding tensile properties of a precipitation-strengthened FeCoNiCrTi0.2 high-entropy alloy at room and cryogenic temperatures
3
2019
... 与此同时,Tong等[67 ] 研究发现,CoCrFeNiTi0.2 高熵合金(Ti0.2 高熵合金)中由于晶界附近的非均匀性形核和晶内的均匀形核,组织中会出现2种不同形貌的析出相,即晶界附近的片层状析出相和晶内的球形析出相.深入研究发现2种析出相的成分一致,均富集Ni和Ti元素,且片层状析出相呈连续的纳米层状分布,但片层状析出相具有化学无序的长周期堆垛有序结构,而球形析出相为有序的L 12 型结构.与Al6Ti6高熵合金类似,球形的L 12 析出相由于层错能较高,抑制了孪晶变形的发生,使得变形主要依赖于层错进行.然而化学无序的片层状析出相在低温加载过程中会发生明显变形,且变形区域中发现了微孪晶的存在.这证明球形析出相的化学有序结构会显著提高孪晶的形核势垒,抑制孪晶变形的发生.得益于析出相对位错运动的有效阻碍,Ti0.2 高熵合金的强塑性均较单相的CoCrFeNi高熵合金有大幅度提升,77 K时的屈服强度和断裂强度分别高达860 MPa和1.58 GPa,同时还保持46%的延伸率. ...
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力. ...
... ,
67 ,
68 ,
80 ,
91 ,
97 ]; TRIP—phase transformation induced plasticity
[42 ,63 ,69 ,70 ,86 ,88 -90 ,92 -95 ] ; eutectic HEA
[99 ,100 ] ; TiZrHfNbTa HEA
[41 ] ; HEA-wire
[8 ,49 ,102 ] ; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)
[7 ,10 ,40 ,45 ,53 ,59 ] ; SP
— single-phase[61 ,71 ,72 ,75 ,79 ] ; DP—dual-phase[73 ,84 ,96 ] )Fig.15 与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
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Disordering of L 12 phase in high-entropy alloy deformed at cryogenic temperature
5
2021
... 随后Liu等[68 ] 详细研究了Al3.6 Co27.3 Cr18.2 Fe18.2 Ni27.3 Ti5.4 高熵合金低温变形过程中L 12 析出相的演化规律.研究发现,该合金中的L 12 析出相在低温变形时与基体的共格界面会被破坏,并发生溶解现象,即L 12 有序相的无序化转变.由于L 12 无序化转变降低了析出相的层错能,从而降低了孪晶形核的能垒,因此在变形后期L 12 析出相可以发生孪晶变形,如图5 [68 ] 所示,从而提高了该合金的低温塑性.析出相变形过程中的多组态层错和孪晶机制进一步提高了该合金在低温环境的强度和塑性,使析出强化型高熵合金的性能得到了进一步提升. ...
... [68 ]所示,从而提高了该合金的低温塑性.析出相变形过程中的多组态层错和孪晶机制进一步提高了该合金在低温环境的强度和塑性,使析出强化型高熵合金的性能得到了进一步提升. ...
... (a) HRTEM image (b) enlarged image of the yellow rectangle in Fig.5a (c) SAED pattern of the twinning feature
Nano-twins in <i>L</i>1<sub>2</sub> precipitate in Al<sub>3.6</sub>Co<sub>27.3</sub>Cr<sub>18.2</sub>Fe<sub>18.2</sub>Ni<sub>27.3</sub>Ti<sub>5.4</sub> HEA after deformation at 77 K<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R68">68</xref>]</sup> Fig.5 <strong>3.6</strong> 多机制耦合强韧化 随着传统材料的强韧化方法在高熵合金中的应用,结合位错、层错、孪晶和相变等多种耦合机制的强韧化方案也被研究人员广泛关注,成为推动高熵合金低温研究发展的重要方向[12 ,69 ~85 ] .以亚稳双相高熵合金为例,前期研究[62 ,63 ] 虽然证实该合金具有优异的低温综合性能,但由于屈服强度普遍低于1 GPa,限制了该合金作为高强度结构材料的应用领域.因此,结合固溶强化和相变机制的强韧化方法成为提升亚稳双相型高熵合金屈服强度的有效手段[86 ~91 ] . ...
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... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员
[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(
图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力.
图15 不同类型高熵合金的低温强度-延伸率Ashby图 Ashby maps showing the yield strength (a) and ultimate tensile strength (b) <i>vs</i> elongation to failure for different HEAs at 77 K (CoCr-FeNiMn alloy<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R4">4</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R9">9</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R16">16</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R50">50</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R51">51</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R77">77</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R81">81</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R82">82</xref>]</sup>; PS—precipitate-strengthening<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R11">11</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R48">48</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R67">67</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R68">68</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R80">80</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R91">91</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R97">97</xref>]</sup>; TRIP—phase transformation induced plasticity<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R42">42</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R63">63</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R69">69</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R70">70</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R86">86</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R88">88</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R90">90</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R92">92</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R95">95</xref>]</sup>; eutectic HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R99">99</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R100">100</xref>]</sup>; TiZrHfNbTa HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R41">41</xref>]</sup>; HEA-wire<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R8">8</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R49">49</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R102">102</xref>]</sup>; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R7">7</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R10">10</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R40">40</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R45">45</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R53">53</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R59">59</xref>]</sup>; SP<sup/>— single-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R61">61</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R71">71</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R72">72</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R75">75</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R79">79</xref>]</sup>; DP—dual-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R73">73</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R84">84</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R96">96</xref>]</sup>) Fig.15 ![]()
与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
Analysis of damage-tolerance of TRIP-assisted V10 Cr10 Fe45 Co30 Ni5 high-entropy alloy at room and cryogenic temperatures
2
2020
... 随着传统材料的强韧化方法在高熵合金中的应用,结合位错、层错、孪晶和相变等多种耦合机制的强韧化方案也被研究人员广泛关注,成为推动高熵合金低温研究发展的重要方向[12 ,69 ~85 ] .以亚稳双相高熵合金为例,前期研究[62 ,63 ] 虽然证实该合金具有优异的低温综合性能,但由于屈服强度普遍低于1 GPa,限制了该合金作为高强度结构材料的应用领域.因此,结合固溶强化和相变机制的强韧化方法成为提升亚稳双相型高熵合金屈服强度的有效手段[86 ~91 ] . ...
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员
[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(
图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力.
图15 不同类型高熵合金的低温强度-延伸率Ashby图 Ashby maps showing the yield strength (a) and ultimate tensile strength (b) <i>vs</i> elongation to failure for different HEAs at 77 K (CoCr-FeNiMn alloy<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R4">4</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R9">9</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R16">16</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R50">50</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R51">51</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R77">77</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R81">81</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R82">82</xref>]</sup>; PS—precipitate-strengthening<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R11">11</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R48">48</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R67">67</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R68">68</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R80">80</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R91">91</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R97">97</xref>]</sup>; TRIP—phase transformation induced plasticity<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R42">42</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R63">63</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R69">69</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R70">70</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R86">86</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R88">88</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R90">90</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R92">92</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R95">95</xref>]</sup>; eutectic HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R99">99</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R100">100</xref>]</sup>; TiZrHfNbTa HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R41">41</xref>]</sup>; HEA-wire<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R8">8</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R49">49</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R102">102</xref>]</sup>; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R7">7</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R10">10</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R40">40</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R45">45</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R53">53</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R59">59</xref>]</sup>; SP<sup/>— single-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R61">61</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R71">71</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R72">72</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R75">75</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R79">79</xref>]</sup>; DP—dual-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R73">73</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R84">84</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R96">96</xref>]</sup>) Fig.15 ![]()
与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
Strengthening of ferrous medium entropy alloys by promoting phase transformation
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2021
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员
[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(
图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力.
图15 不同类型高熵合金的低温强度-延伸率Ashby图 Ashby maps showing the yield strength (a) and ultimate tensile strength (b) <i>vs</i> elongation to failure for different HEAs at 77 K (CoCr-FeNiMn alloy<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R4">4</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R9">9</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R16">16</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R50">50</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R51">51</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R77">77</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R81">81</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R82">82</xref>]</sup>; PS—precipitate-strengthening<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R11">11</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R48">48</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R67">67</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R68">68</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R80">80</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R91">91</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R97">97</xref>]</sup>; TRIP—phase transformation induced plasticity<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R42">42</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R63">63</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R69">69</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R70">70</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R86">86</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R88">88</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R90">90</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R92">92</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R95">95</xref>]</sup>; eutectic HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R99">99</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R100">100</xref>]</sup>; TiZrHfNbTa HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R41">41</xref>]</sup>; HEA-wire<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R8">8</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R49">49</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R102">102</xref>]</sup>; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R7">7</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R10">10</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R40">40</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R45">45</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R53">53</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R59">59</xref>]</sup>; SP<sup/>— single-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R61">61</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R71">71</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R72">72</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R75">75</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R79">79</xref>]</sup>; DP—dual-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R73">73</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R84">84</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R96">96</xref>]</sup>) Fig.15 ![]()
与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
Remarkable strength of a non-equiatomic Co29 Cr29 Fe29 Ni12.5 W0.5 high-entropy alloy at cryogenic temperatures
1
2021
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员
[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(
图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力.
图15 不同类型高熵合金的低温强度-延伸率Ashby图 Ashby maps showing the yield strength (a) and ultimate tensile strength (b) <i>vs</i> elongation to failure for different HEAs at 77 K (CoCr-FeNiMn alloy<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R4">4</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R9">9</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R16">16</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R50">50</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R51">51</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R77">77</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R81">81</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R82">82</xref>]</sup>; PS—precipitate-strengthening<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R11">11</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R48">48</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R67">67</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R68">68</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R80">80</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R91">91</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R97">97</xref>]</sup>; TRIP—phase transformation induced plasticity<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R42">42</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R63">63</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R69">69</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R70">70</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R86">86</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R88">88</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R90">90</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R92">92</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R95">95</xref>]</sup>; eutectic HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R99">99</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R100">100</xref>]</sup>; TiZrHfNbTa HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R41">41</xref>]</sup>; HEA-wire<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R8">8</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R49">49</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R102">102</xref>]</sup>; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R7">7</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R10">10</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R40">40</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R45">45</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R53">53</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R59">59</xref>]</sup>; SP<sup/>— single-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R61">61</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R71">71</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R72">72</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R75">75</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R79">79</xref>]</sup>; DP—dual-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R73">73</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R84">84</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R96">96</xref>]</sup>) Fig.15 ![]()
与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
Non-equiatomic FeMnCrNiAl high-entropy alloys with heterogeneous structures for strength and ductility combination
1
2021
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员
[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(
图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力.
图15 不同类型高熵合金的低温强度-延伸率Ashby图 Ashby maps showing the yield strength (a) and ultimate tensile strength (b) <i>vs</i> elongation to failure for different HEAs at 77 K (CoCr-FeNiMn alloy<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R4">4</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R9">9</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R16">16</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R50">50</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R51">51</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R77">77</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R81">81</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R82">82</xref>]</sup>; PS—precipitate-strengthening<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R11">11</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R48">48</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R67">67</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R68">68</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R80">80</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R91">91</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R97">97</xref>]</sup>; TRIP—phase transformation induced plasticity<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R42">42</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R63">63</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R69">69</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R70">70</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R86">86</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R88">88</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R90">90</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R92">92</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R95">95</xref>]</sup>; eutectic HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R99">99</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R100">100</xref>]</sup>; TiZrHfNbTa HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R41">41</xref>]</sup>; HEA-wire<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R8">8</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R49">49</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R102">102</xref>]</sup>; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R7">7</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R10">10</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R40">40</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R45">45</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R53">53</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R59">59</xref>]</sup>; SP<sup/>— single-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R61">61</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R71">71</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R72">72</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R75">75</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R79">79</xref>]</sup>; DP—dual-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R73">73</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R84">84</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R96">96</xref>]</sup>) Fig.15 ![]()
与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
Excellent strength-ductility synergy in as-cast Al0.6 CoCrFeNi2 Mo0.08 V0.04 high-entropy alloy at room and cryogenic temperatures
2
2021
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力. ...
... [
73 ,
84 ,
96 ])
Fig.15 与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
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Enhanced cryogenic and ambient temperature mechanical properties of CoCuFeMnNi high entropy alloy through controlled heat treatment
0
2022
Excellent combination of strength and ductility in CoNiCr-based MP159 alloys at cryogenic temperature
2
2022
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力. ...
... ,
75 ,
79 ]; DP—dual-phase
[73 ,84 ,96 ] )
Fig.15 与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
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Effect of temperature on small-scale deformation of individual face-centered-cubic and body-centered-cubic phases of an Al0.7 CoCrFeNi high-entropy alloy
0
2020
Temperature dependence of the Hall-Petch relationship in CoCrFeMnNi high-entropy alloy
2
2019
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力. ...
... ,
77 ,
81 ,
82 ]; PS—precipitate-strengthening
[11 ,48 ,67 ,68 ,80 ,91 ,97 ] ; TRIP—phase transformation induced plasticity
[42 ,63 ,69 ,70 ,86 ,88 -90 ,92 -95 ] ; eutectic HEA
[99 ,100 ] ; TiZrHfNbTa HEA
[41 ] ; HEA-wire
[8 ,49 ,102 ] ; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)
[7 ,10 ,40 ,45 ,53 ,59 ] ; SP
— single-phase[61 ,71 ,72 ,75 ,79 ] ; DP—dual-phase[73 ,84 ,96 ] )Fig.15 与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
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Real-time nanoscale observation of deformation mechanisms in CrCoNi-based medium- to high-entropy alloys at cryogenic temperatures
0
2019
Plastic deformation behavior of 40Fe-25Ni-15Cr-10Co-10V high-entropy alloy for cryogenic applications
2
2019
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力. ...
... ,
79 ]; DP—dual-phase
[73 ,84 ,96 ] )
Fig.15 与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
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Cryogenic behaviour of the Al5 Ti5 Co35 Ni35 Fe20 multi-principal component alloy
1
2019
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员
[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(
图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力.
图15 不同类型高熵合金的低温强度-延伸率Ashby图 Ashby maps showing the yield strength (a) and ultimate tensile strength (b) <i>vs</i> elongation to failure for different HEAs at 77 K (CoCr-FeNiMn alloy<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R4">4</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R9">9</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R16">16</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R50">50</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R51">51</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R77">77</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R81">81</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R82">82</xref>]</sup>; PS—precipitate-strengthening<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R11">11</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R48">48</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R67">67</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R68">68</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R80">80</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R91">91</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R97">97</xref>]</sup>; TRIP—phase transformation induced plasticity<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R42">42</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R63">63</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R69">69</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R70">70</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R86">86</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R88">88</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R90">90</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R92">92</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R95">95</xref>]</sup>; eutectic HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R99">99</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R100">100</xref>]</sup>; TiZrHfNbTa HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R41">41</xref>]</sup>; HEA-wire<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R8">8</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R49">49</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R102">102</xref>]</sup>; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R7">7</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R10">10</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R40">40</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R45">45</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R53">53</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R59">59</xref>]</sup>; SP<sup/>— single-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R61">61</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R71">71</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R72">72</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R75">75</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R79">79</xref>]</sup>; DP—dual-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R73">73</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R84">84</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R96">96</xref>]</sup>) Fig.15 ![]()
与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
Achieving high ductility in the 1.7 ?GPa grade CoCrFeMnNi high-entropy alloy at 77?K
1
2019
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员
[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(
图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力.
图15 不同类型高熵合金的低温强度-延伸率Ashby图 Ashby maps showing the yield strength (a) and ultimate tensile strength (b) <i>vs</i> elongation to failure for different HEAs at 77 K (CoCr-FeNiMn alloy<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R4">4</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R9">9</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R16">16</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R50">50</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R51">51</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R77">77</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R81">81</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R82">82</xref>]</sup>; PS—precipitate-strengthening<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R11">11</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R48">48</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R67">67</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R68">68</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R80">80</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R91">91</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R97">97</xref>]</sup>; TRIP—phase transformation induced plasticity<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R42">42</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R63">63</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R69">69</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R70">70</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R86">86</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R88">88</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R90">90</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R92">92</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R95">95</xref>]</sup>; eutectic HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R99">99</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R100">100</xref>]</sup>; TiZrHfNbTa HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R41">41</xref>]</sup>; HEA-wire<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R8">8</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R49">49</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R102">102</xref>]</sup>; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R7">7</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R10">10</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R40">40</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R45">45</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R53">53</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R59">59</xref>]</sup>; SP<sup/>— single-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R61">61</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R71">71</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R72">72</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R75">75</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R79">79</xref>]</sup>; DP—dual-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R73">73</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R84">84</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R96">96</xref>]</sup>) Fig.15 ![]()
与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
Ultrahigh cryogenic strength and exceptional ductility in ultrafine-grained CoCrFeMnNi high-entropy alloy with fully recrystallized structure
2
2018
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力. ...
... ,
82 ]; PS—precipitate-strengthening
[11 ,48 ,67 ,68 ,80 ,91 ,97 ] ; TRIP—phase transformation induced plasticity
[42 ,63 ,69 ,70 ,86 ,88 -90 ,92 -95 ] ; eutectic HEA
[99 ,100 ] ; TiZrHfNbTa HEA
[41 ] ; HEA-wire
[8 ,49 ,102 ] ; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)
[7 ,10 ,40 ,45 ,53 ,59 ] ; SP
— single-phase[61 ,71 ,72 ,75 ,79 ] ; DP—dual-phase[73 ,84 ,96 ] )Fig.15 与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
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Twinning-induced strain hardening in dual-phase FeCoCrNiAl0.5 at room and cryogenic temperature
0
2018
Role of brittle sigma phase in cryogenic-temperature-strength improvement of non-equi-atomic Fe-rich VCrMnFeCoNi high entropy alloys
2
2018
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力. ...
... ,
84 ,
96 ])
Fig.15 与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
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Deformation behavior and toughening of high-entropy alloys
1
2018
... 随着传统材料的强韧化方法在高熵合金中的应用,结合位错、层错、孪晶和相变等多种耦合机制的强韧化方案也被研究人员广泛关注,成为推动高熵合金低温研究发展的重要方向[12 ,69 ~85 ] .以亚稳双相高熵合金为例,前期研究[62 ,63 ] 虽然证实该合金具有优异的低温综合性能,但由于屈服强度普遍低于1 GPa,限制了该合金作为高强度结构材料的应用领域.因此,结合固溶强化和相变机制的强韧化方法成为提升亚稳双相型高熵合金屈服强度的有效手段[86 ~91 ] . ...
高熵合金的变形行为及强韧化
1
2018
... 随着传统材料的强韧化方法在高熵合金中的应用,结合位错、层错、孪晶和相变等多种耦合机制的强韧化方案也被研究人员广泛关注,成为推动高熵合金低温研究发展的重要方向[12 ,69 ~85 ] .以亚稳双相高熵合金为例,前期研究[62 ,63 ] 虽然证实该合金具有优异的低温综合性能,但由于屈服强度普遍低于1 GPa,限制了该合金作为高强度结构材料的应用领域.因此,结合固溶强化和相变机制的强韧化方法成为提升亚稳双相型高熵合金屈服强度的有效手段[86 ~91 ] . ...
TWIP-TRIP effect in single crystalline VFeCoCrNi multi-principle element alloy
4
2021
... 随着传统材料的强韧化方法在高熵合金中的应用,结合位错、层错、孪晶和相变等多种耦合机制的强韧化方案也被研究人员广泛关注,成为推动高熵合金低温研究发展的重要方向[12 ,69 ~85 ] .以亚稳双相高熵合金为例,前期研究[62 ,63 ] 虽然证实该合金具有优异的低温综合性能,但由于屈服强度普遍低于1 GPa,限制了该合金作为高强度结构材料的应用领域.因此,结合固溶强化和相变机制的强韧化方法成为提升亚稳双相型高熵合金屈服强度的有效手段[86 ~91 ] . ...
... 此外,以往研究[10 ,49 ,86 ] 证明,结合孪晶变形和相变增韧特征的复合强韧化机理是提高高熵合金低温性能的有效方法.2019年,本文作者[10 ] 研究发现,CoCrFeNi高熵合金在极低温环境(4.2 K)会发生大量的孪晶变形,TWIP机制显著提高了高熵合金在极低温环境的加工硬化能力,推迟了颈缩行为的产生,从而明显改善了低温塑性.另外,在极低温环境准静态加载过程中,高熵合金组织中还会发生明显的fcc-hcp相变诱发塑性(transformation induced plasticity,TRIP)行为,如图7 [10 ] 所示.源于“TWIP + TRIP”复合强韧化机制,高熵合金在极低温环境(4.2 K)的断裂强度可达1.26 GPa,同时保持高达61%的延伸率,其综合性能优于传统的低温工程材料,如图8 [10 ] 所示. ...
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力. ...
... ,
86 ,
88 -
90 ,
92 -
95 ]; eutectic HEA
[99 ,100 ] ; TiZrHfNbTa HEA
[41 ] ; HEA-wire
[8 ,49 ,102 ] ; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)
[7 ,10 ,40 ,45 ,53 ,59 ] ; SP
— single-phase[61 ,71 ,72 ,75 ,79 ] ; DP—dual-phase[73 ,84 ,96 ] )Fig.15 与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
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The temperature dependence of deformation behaviors in high-entropy alloys: A review
0
2021
Effects of carbon and molybdenum on the nanostructural evolution and strength/ductility trade-off in Fe40 Mn40 Co10 Cr10 high-entropy alloys
3
2022
... 此外,传统钢铁材料中广泛应用的碳化物强化机制也被引入高熵合金[88 ,91 ] .2020年,Kwon等[91 ] 设计制备了具有优异低温性能的Fe55 Co17.5 Cr12.5 Ni10 Mo3 C2 高熵合金,该合金的室温组织由fcc基体和大量弥散分布的M 6 C和M 23 C6 型析出相组成,如图10a [91 ] .除了Mo和C的加入导致的固溶强化,依赖于晶内和晶界处碳化物的析出强化效应,该合金的低温屈服强度可达1 GPa;另外,低温环境下被大量激发的TRIP效应(图10c [91 ] )进一步提升了该合金变形时的加工硬化能力,最终将高熵合金的低温强度提升至2 GPa超高强度水平,同时还保持53%的优异延伸率,如图10b [91 ] 所示. ...
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力. ...
... ,
88 -
90 ,
92 -
95 ]; eutectic HEA
[99 ,100 ] ; TiZrHfNbTa HEA
[41 ] ; HEA-wire
[8 ,49 ,102 ] ; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)
[7 ,10 ,40 ,45 ,53 ,59 ] ; SP
— single-phase[61 ,71 ,72 ,75 ,79 ] ; DP—dual-phase[73 ,84 ,96 ] )Fig.15 与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
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Fe55 Co17.5 Ni10 Cr12.5 Mo5 high-entropy alloy with outstanding cryogenic mechanical properties driven by deformation-induced phase transformation behavior
0
2023
FCC to BCC transformation-induced plasticity based on thermodynamic phase stability in novel V10 Cr10 Fe45 Co x Ni35- x medium-entropy alloys
1
2019
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员
[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(
图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力.
图15 不同类型高熵合金的低温强度-延伸率Ashby图 Ashby maps showing the yield strength (a) and ultimate tensile strength (b) <i>vs</i> elongation to failure for different HEAs at 77 K (CoCr-FeNiMn alloy<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R4">4</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R9">9</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R16">16</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R50">50</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R51">51</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R77">77</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R81">81</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R82">82</xref>]</sup>; PS—precipitate-strengthening<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R11">11</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R48">48</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R67">67</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R68">68</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R80">80</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R91">91</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R97">97</xref>]</sup>; TRIP—phase transformation induced plasticity<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R42">42</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R63">63</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R69">69</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R70">70</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R86">86</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R88">88</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R90">90</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R92">92</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R95">95</xref>]</sup>; eutectic HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R99">99</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R100">100</xref>]</sup>; TiZrHfNbTa HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R41">41</xref>]</sup>; HEA-wire<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R8">8</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R49">49</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R102">102</xref>]</sup>; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R7">7</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R10">10</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R40">40</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R45">45</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R53">53</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R59">59</xref>]</sup>; SP<sup/>— single-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R61">61</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R71">71</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R72">72</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R75">75</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R79">79</xref>]</sup>; DP—dual-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R73">73</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R84">84</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R96">96</xref>]</sup>) Fig.15 ![]()
与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
Precipitation-driven metastability engineering of carbon-doped CoCrFeNiMo medium-entropy alloys at cryogenic temperature
10
2020
... 随着传统材料的强韧化方法在高熵合金中的应用,结合位错、层错、孪晶和相变等多种耦合机制的强韧化方案也被研究人员广泛关注,成为推动高熵合金低温研究发展的重要方向[12 ,69 ~85 ] .以亚稳双相高熵合金为例,前期研究[62 ,63 ] 虽然证实该合金具有优异的低温综合性能,但由于屈服强度普遍低于1 GPa,限制了该合金作为高强度结构材料的应用领域.因此,结合固溶强化和相变机制的强韧化方法成为提升亚稳双相型高熵合金屈服强度的有效手段[86 ~91 ] . ...
... 此外,传统钢铁材料中广泛应用的碳化物强化机制也被引入高熵合金[88 ,91 ] .2020年,Kwon等[91 ] 设计制备了具有优异低温性能的Fe55 Co17.5 Cr12.5 Ni10 Mo3 C2 高熵合金,该合金的室温组织由fcc基体和大量弥散分布的M 6 C和M 23 C6 型析出相组成,如图10a [91 ] .除了Mo和C的加入导致的固溶强化,依赖于晶内和晶界处碳化物的析出强化效应,该合金的低温屈服强度可达1 GPa;另外,低温环境下被大量激发的TRIP效应(图10c [91 ] )进一步提升了该合金变形时的加工硬化能力,最终将高熵合金的低温强度提升至2 GPa超高强度水平,同时还保持53%的优异延伸率,如图10b [91 ] 所示. ...
... [91 ]设计制备了具有优异低温性能的Fe55 Co17.5 Cr12.5 Ni10 Mo3 C2 高熵合金,该合金的室温组织由fcc基体和大量弥散分布的M 6 C和M 23 C6 型析出相组成,如图10a [91 ] .除了Mo和C的加入导致的固溶强化,依赖于晶内和晶界处碳化物的析出强化效应,该合金的低温屈服强度可达1 GPa;另外,低温环境下被大量激发的TRIP效应(图10c [91 ] )进一步提升了该合金变形时的加工硬化能力,最终将高熵合金的低温强度提升至2 GPa超高强度水平,同时还保持53%的优异延伸率,如图10b [91 ] 所示. ...
... [91 ].除了Mo和C的加入导致的固溶强化,依赖于晶内和晶界处碳化物的析出强化效应,该合金的低温屈服强度可达1 GPa;另外,低温环境下被大量激发的TRIP效应(图10c [91 ] )进一步提升了该合金变形时的加工硬化能力,最终将高熵合金的低温强度提升至2 GPa超高强度水平,同时还保持53%的优异延伸率,如图10b [91 ] 所示. ...
... [91 ])进一步提升了该合金变形时的加工硬化能力,最终将高熵合金的低温强度提升至2 GPa超高强度水平,同时还保持53%的优异延伸率,如图10b [91 ] 所示. ...
... [91 ]所示. ...
... (c) EBSD images of HEA alloy during the tensile test at 77 K (
ε T —true strain)
Morphology, mechanical properties, and microstructure evolutions of Fe<sub>55</sub>Co<sub>17.5</sub>Cr<sub>12.5</sub>Ni<sub>10</sub>Mo<sub>3</sub>C<sub>2</sub> HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R91">91</xref>]</sup> Fig.10 另外,结合析出强化和相转变行为的耦合强韧化机制也被应用于提升高熵合金的性能.2020年,Du等[97 ] 通过Calphad相图计算设计了具有析出强化和相变行为的Co35 Cr32 Ni27 Al3 Ti3 高熵合金,经过锻造和完全再结晶退火后,该合金的初始组织由fcc基体、少量hcp相和弥散分布的L 12 析出相构成.由于多相组织的强化和变形时明显的fcc-hcp相转变行为,该合金在低温环境具有优异的力学性能和加工硬化能力,其屈服强度可达1.3 GPa,断裂强度达1.8 GPa,同时保持53%的延伸率. ...
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... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员
[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(
图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力.
图15 不同类型高熵合金的低温强度-延伸率Ashby图 Ashby maps showing the yield strength (a) and ultimate tensile strength (b) <i>vs</i> elongation to failure for different HEAs at 77 K (CoCr-FeNiMn alloy<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R4">4</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R9">9</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R16">16</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R50">50</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R51">51</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R77">77</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R81">81</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R82">82</xref>]</sup>; PS—precipitate-strengthening<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R11">11</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R48">48</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R67">67</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R68">68</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R80">80</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R91">91</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R97">97</xref>]</sup>; TRIP—phase transformation induced plasticity<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R42">42</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R63">63</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R69">69</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R70">70</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R86">86</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R88">88</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R90">90</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R92">92</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R95">95</xref>]</sup>; eutectic HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R99">99</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R100">100</xref>]</sup>; TiZrHfNbTa HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R41">41</xref>]</sup>; HEA-wire<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R8">8</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R49">49</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R102">102</xref>]</sup>; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R7">7</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R10">10</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R40">40</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R45">45</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R53">53</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R59">59</xref>]</sup>; SP<sup/>— single-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R61">61</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R71">71</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R72">72</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R75">75</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R79">79</xref>]</sup>; DP—dual-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R73">73</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R84">84</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R96">96</xref>]</sup>) Fig.15 ![]()
与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
... 目前虽有少量2 GPa高熵合金的研究报道[42 ,48 ,91 ,103 ~106 ] ,但大多数合金的低温屈服强度在1.5 GPa以下,没有展现出超高强韧高熵合金在替代传统低温工程材料(如钛合金、316LN不锈钢等)方面的显著优势.未来需要进一步加强对高熵合金基础结构和变形机理的研究,深入挖掘其低温性能潜力,提高人们对2 GPa超高强韧fcc及bcc结构高熵合金低温变形机理和韧塑化原理的认识,以便开发出具有显著性能优势的新型低温超高强度高熵合金. ...
On the mechanism of extraordinary strain hardening in an interstitial high-entropy alloy under cryogenic conditions
2
2019
... Wang等[92 ] 研究了间隙C原子对亚稳双相高熵合金低温性能的影响,发现Fe49.5 Mn30 Co10 Cr10 C0.5 高熵合金室温组织为单相的fcc结构,且C的加入提高了fcc基体的相稳定性.但低温变形后,会有近70% (体积分数)的fcc相转变成hcp相,如此大比例的相变行为以及低应变时的位错运动和层错的共同作用,极大改善了该合金的低温性能,使得77 K时该合金的强度为1.3 GPa,且延伸率达到50%. ...
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员
[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(
图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力.
图15 不同类型高熵合金的低温强度-延伸率Ashby图 Ashby maps showing the yield strength (a) and ultimate tensile strength (b) <i>vs</i> elongation to failure for different HEAs at 77 K (CoCr-FeNiMn alloy<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R4">4</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R9">9</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R16">16</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R50">50</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R51">51</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R77">77</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R81">81</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R82">82</xref>]</sup>; PS—precipitate-strengthening<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R11">11</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R48">48</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R67">67</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R68">68</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R80">80</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R91">91</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R97">97</xref>]</sup>; TRIP—phase transformation induced plasticity<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R42">42</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R63">63</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R69">69</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R70">70</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R86">86</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R88">88</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R90">90</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R92">92</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R95">95</xref>]</sup>; eutectic HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R99">99</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R100">100</xref>]</sup>; TiZrHfNbTa HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R41">41</xref>]</sup>; HEA-wire<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R8">8</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R49">49</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R102">102</xref>]</sup>; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R7">7</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R10">10</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R40">40</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R45">45</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R53">53</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R59">59</xref>]</sup>; SP<sup/>— single-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R61">61</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R71">71</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R72">72</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R75">75</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R79">79</xref>]</sup>; DP—dual-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R73">73</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R84">84</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R96">96</xref>]</sup>) Fig.15 ![]()
与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
Short-range order strengthening in boron-doped high-entropy alloys for cryogenic applications
4
2020
... Seol等[93 ] 详细研究了B元素对Fe40 Mn40 Co10 Cr10 亚稳双相高熵合金低温性能的影响,研究发现,B元素不仅在晶界处富集,提高了界面结合强度,并且低温变形时晶内固溶的B还有利于形成短程有序结构(SRO),如图6 [93 ] 所示.这种低温变形导致的SRO会使晶内产生严重的晶格畸变,从而可以提高低温屈服强度.经B掺杂的FeMnCoCr高熵合金的低温拉伸屈服强度可达1.1 GPa,并兼具优异的加工硬化能力,断裂强度可达1.4 GPa.这些结果展现了B强化高熵合金低温性能的巨大潜力. ...
... [93 ]所示.这种低温变形导致的SRO会使晶内产生严重的晶格畸变,从而可以提高低温屈服强度.经B掺杂的FeMnCoCr高熵合金的低温拉伸屈服强度可达1.1 GPa,并兼具优异的加工硬化能力,断裂强度可达1.4 GPa.这些结果展现了B强化高熵合金低温性能的巨大潜力. ...
... (b) SAED pattern of the SRO feature (The SRO-generated reflections are seen only under [112] zone axis marked by yellow arrows)
Structure of short-range-order (SRO) in B-doped Fe<sub>40</sub>Mn<sub>40</sub>Co<sub>10</sub>Cr<sub>10</sub> HEA after cryogenic deformation<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R93">93</xref>]</sup> Fig.6 除此之外,He等[94 ] 利用MnN冶炼的方法将N元素引入FeMnCoCr高熵合金,研究发现经过1%N添加后,该合金的屈服强度、断裂强度和延伸率可分别高达1.08 GPa、1.63 GPa和33.5%.N的加入不仅提高了奥氏体的稳定性,使相变行为发生在更小范围内,从而导致新相的尺寸更小,且以片层状的形貌为主.较高的位错滑移抗力和孪晶及相变行为的共同作用使含N高熵合金的强度得到了大幅度提高.由于合金的氮化在工业生产中容易实现且成本低廉,因此氮强化策略有望广泛应用于不同结构高熵合金的强韧化设计中. ...
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Synergy effect of multi-strengthening mechanisms in FeMnCoCrN HEA at cryogenic temperature
1
2021
... 除此之外,He等[94 ] 利用MnN冶炼的方法将N元素引入FeMnCoCr高熵合金,研究发现经过1%N添加后,该合金的屈服强度、断裂强度和延伸率可分别高达1.08 GPa、1.63 GPa和33.5%.N的加入不仅提高了奥氏体的稳定性,使相变行为发生在更小范围内,从而导致新相的尺寸更小,且以片层状的形貌为主.较高的位错滑移抗力和孪晶及相变行为的共同作用使含N高熵合金的强度得到了大幅度提高.由于合金的氮化在工业生产中容易实现且成本低廉,因此氮强化策略有望广泛应用于不同结构高熵合金的强韧化设计中. ...
Exceptional phase-transformation strengthening of ferrous medium-entropy alloys at cryogenic temperatures
5
2018
... 2018年,Bae等[95 ] 将传统钢铁材料的马氏体相变行为引入高熵合金,研发了具有优异低温性能的低成本Fe60 Co15 Ni15 Cr10 中熵合金.在低温环境变形时,该合金内部的多步硬化机制被激活,如图9 [95 ] 所示,使得其低温强度可达1.5 GPa,同时延伸率达到87%.深入研究发现,该合金的初始状态为fcc结构,随着低温变形的进行,无扩散型fcc-bcc的相转变行为大量发生,且最终转变量超过90%.与此同时,大量变形导致的剪切带、层错和分位错滑移产生的hcp片层等多种机制的共同作用,导致该合金的加工硬化能力明显提高.原位中子衍射的结果也证实,马氏体相变和fcc与bcc相间的应力配分导致了强度的显著提升.由于Fe含量的提高,Co和Ni等贵重元素的含量大大减少,显著降低了该合金的成本. ...
... [95 ]所示,使得其低温强度可达1.5 GPa,同时延伸率达到87%.深入研究发现,该合金的初始状态为fcc结构,随着低温变形的进行,无扩散型fcc-bcc的相转变行为大量发生,且最终转变量超过90%.与此同时,大量变形导致的剪切带、层错和分位错滑移产生的hcp片层等多种机制的共同作用,导致该合金的加工硬化能力明显提高.原位中子衍射的结果也证实,马氏体相变和fcc与bcc相间的应力配分导致了强度的显著提升.由于Fe含量的提高,Co和Ni等贵重元素的含量大大减少,显著降低了该合金的成本. ...
... Color online
Schematic diagram of cryogenic work-hardening mechanisms in Fe-based medium-entropy alloy (GB—grain boundary, SB—shear band)<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R95">95</xref>]</sup> Fig.9 Jo等[96 ] 提出利用硬而脆的σ 相来强化高熵合金,他们设计了具有双相组织的Ni45 Fe20 Cr15 V20 高熵合金,该合金的冷轧态样品在900℃时效10 min后,会在晶界处析出大量直径为110 nm的析出相.这些纳米析出相为富V-Cr的四方结构σ 相,研究结果证实晶界处大量的纳米析出相对提高高熵合金的强度和加工硬化能力都是有益的.另外,由于σ 相对晶界的钉扎,该合金的晶粒得到了进一步细化.与传统等原子比高熵合金添加脆性σ 相会导致塑性恶化不同,控制适当比例的σ 相不仅可以显著提高合金强度,且不会明显降低塑性.该合金在900℃退火后σ 相的体积分数为4%,其低温强度可达1.37 GPa,同时延伸率超过40%,且断裂韧性达到244 MPa·m1/2 .以上结果证明,脆性的σ 相可以作为高强韧高熵合金的有效强化手段,且该方案工艺简单,易于工业化生产. ...
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... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员
[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(
图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力.
图15 不同类型高熵合金的低温强度-延伸率Ashby图 Ashby maps showing the yield strength (a) and ultimate tensile strength (b) <i>vs</i> elongation to failure for different HEAs at 77 K (CoCr-FeNiMn alloy<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R4">4</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R9">9</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R16">16</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R50">50</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R51">51</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R77">77</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R81">81</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R82">82</xref>]</sup>; PS—precipitate-strengthening<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R11">11</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R48">48</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R67">67</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R68">68</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R80">80</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R91">91</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R97">97</xref>]</sup>; TRIP—phase transformation induced plasticity<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R42">42</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R63">63</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R69">69</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R70">70</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R86">86</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R88">88</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R90">90</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R92">92</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R95">95</xref>]</sup>; eutectic HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R99">99</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R100">100</xref>]</sup>; TiZrHfNbTa HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R41">41</xref>]</sup>; HEA-wire<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R8">8</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R49">49</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R102">102</xref>]</sup>; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R7">7</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R10">10</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R40">40</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R45">45</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R53">53</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R59">59</xref>]</sup>; SP<sup/>— single-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R61">61</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R71">71</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R72">72</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R75">75</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R79">79</xref>]</sup>; DP—dual-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R73">73</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R84">84</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R96">96</xref>]</sup>) Fig.15 ![]()
与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
Utilization of brittle σ phase for strengthening and strain hardening in ductile VCrFeNi high-entropy alloy
2
2019
... Jo等[96 ] 提出利用硬而脆的σ 相来强化高熵合金,他们设计了具有双相组织的Ni45 Fe20 Cr15 V20 高熵合金,该合金的冷轧态样品在900℃时效10 min后,会在晶界处析出大量直径为110 nm的析出相.这些纳米析出相为富V-Cr的四方结构σ 相,研究结果证实晶界处大量的纳米析出相对提高高熵合金的强度和加工硬化能力都是有益的.另外,由于σ 相对晶界的钉扎,该合金的晶粒得到了进一步细化.与传统等原子比高熵合金添加脆性σ 相会导致塑性恶化不同,控制适当比例的σ 相不仅可以显著提高合金强度,且不会明显降低塑性.该合金在900℃退火后σ 相的体积分数为4%,其低温强度可达1.37 GPa,同时延伸率超过40%,且断裂韧性达到244 MPa·m1/2 .以上结果证明,脆性的σ 相可以作为高强韧高熵合金的有效强化手段,且该方案工艺简单,易于工业化生产. ...
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员
[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(
图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力.
图15 不同类型高熵合金的低温强度-延伸率Ashby图 Ashby maps showing the yield strength (a) and ultimate tensile strength (b) <i>vs</i> elongation to failure for different HEAs at 77 K (CoCr-FeNiMn alloy<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R4">4</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R9">9</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R16">16</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R50">50</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R51">51</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R77">77</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R81">81</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R82">82</xref>]</sup>; PS—precipitate-strengthening<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R11">11</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R48">48</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R67">67</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R68">68</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R80">80</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R91">91</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R97">97</xref>]</sup>; TRIP—phase transformation induced plasticity<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R42">42</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R63">63</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R69">69</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R70">70</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R86">86</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R88">88</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R90">90</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R92">92</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="R95">95</xref>]</sup>; eutectic HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R99">99</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R100">100</xref>]</sup>; TiZrHfNbTa HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R41">41</xref>]</sup>; HEA-wire<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R8">8</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R49">49</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R102">102</xref>]</sup>; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R7">7</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R10">10</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R40">40</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R45">45</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R53">53</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R59">59</xref>]</sup>; SP<sup/>— single-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R61">61</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R71">71</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R72">72</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R75">75</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R79">79</xref>]</sup>; DP—dual-phase<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R73">73</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R84">84</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R96">96</xref>]</sup>) Fig.15 ![]()
与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
Superior strength-ductility combination of a Co-rich CoCrNiAlTi high-entropy alloy at room and cryogenic temperatures
3
2020
... 另外,结合析出强化和相转变行为的耦合强韧化机制也被应用于提升高熵合金的性能.2020年,Du等[97 ] 通过Calphad相图计算设计了具有析出强化和相变行为的Co35 Cr32 Ni27 Al3 Ti3 高熵合金,经过锻造和完全再结晶退火后,该合金的初始组织由fcc基体、少量hcp相和弥散分布的L 12 析出相构成.由于多相组织的强化和变形时明显的fcc-hcp相转变行为,该合金在低温环境具有优异的力学性能和加工硬化能力,其屈服强度可达1.3 GPa,断裂强度达1.8 GPa,同时保持53%的延伸率. ...
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力. ...
... ,
97 ]; TRIP—phase transformation induced plasticity
[42 ,63 ,69 ,70 ,86 ,88 -90 ,92 -95 ] ; eutectic HEA
[99 ,100 ] ; TiZrHfNbTa HEA
[41 ] ; HEA-wire
[8 ,49 ,102 ] ; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)
[7 ,10 ,40 ,45 ,53 ,59 ] ; SP
— single-phase[61 ,71 ,72 ,75 ,79 ] ; DP—dual-phase[73 ,84 ,96 ] )Fig.15 与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
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A promising new class of high-temperature alloys: Eutectic high-entropy alloys
5
2014
... 随着研究的深入,面向工业应用的共晶高熵合金和高强韧高熵合金丝材也被成功研发[8 ,98 ] .2014年,Lu等[98 ] 最早提出了共晶高熵合金的概念.研究发现AlCoCrFeNi2.1 高熵合金冷却过程会发生共晶反应(液相L→fcc + B2),生成由B2相和fcc相组成的共晶组织,如图11 [98 ] 所示,该组织中富Al的B2相与fcc基体呈片层状分布.后续研究[99 ] 发现,依赖于极细的片层状组织,该共晶合金呈现出优异的低温性能.铸态样品在77 K的屈服强度可达700 MPa,断裂强度超过1 GPa,延伸率达到9%,胜过目前所有铸态合金的性能.另外,Li等[100 ] 深入研究了Al19 Co20 Fe20 Ni41 共晶高熵合金的低温变形机制.该共晶组织由L 12 相和富Al的bcc相组成,且两相界面满足Kurdjumov-Sachs (K-S)位向关系.研究发现,低温变形时该共晶组织中的fcc相会发生位错的多系滑移,并且毗邻bcc相也会发生相应的协同变形,如图12 [100 ] 所示.大量的几何必需位错在两相界面处的累积赋予了该合金极强的非均匀变形硬化能力.另外,随着变形的持续,由于低温环境突出的林位错硬化效应和非均匀变形硬化的协同作用,该合金的低温性能较AlCoCrFeNi2.1 高熵合金有明显提升,其低温强度可达1.2 GPa,且均匀延伸率超过11%. ...
... [98 ]最早提出了共晶高熵合金的概念.研究发现AlCoCrFeNi2.1 高熵合金冷却过程会发生共晶反应(液相L→fcc + B2),生成由B2相和fcc相组成的共晶组织,如图11 [98 ] 所示,该组织中富Al的B2相与fcc基体呈片层状分布.后续研究[99 ] 发现,依赖于极细的片层状组织,该共晶合金呈现出优异的低温性能.铸态样品在77 K的屈服强度可达700 MPa,断裂强度超过1 GPa,延伸率达到9%,胜过目前所有铸态合金的性能.另外,Li等[100 ] 深入研究了Al19 Co20 Fe20 Ni41 共晶高熵合金的低温变形机制.该共晶组织由L 12 相和富Al的bcc相组成,且两相界面满足Kurdjumov-Sachs (K-S)位向关系.研究发现,低温变形时该共晶组织中的fcc相会发生位错的多系滑移,并且毗邻bcc相也会发生相应的协同变形,如图12 [100 ] 所示.大量的几何必需位错在两相界面处的累积赋予了该合金极强的非均匀变形硬化能力.另外,随着变形的持续,由于低温环境突出的林位错硬化效应和非均匀变形硬化的协同作用,该合金的低温性能较AlCoCrFeNi2.1 高熵合金有明显提升,其低温强度可达1.2 GPa,且均匀延伸率超过11%. ...
... [98 ]所示,该组织中富Al的B2相与fcc基体呈片层状分布.后续研究[99 ] 发现,依赖于极细的片层状组织,该共晶合金呈现出优异的低温性能.铸态样品在77 K的屈服强度可达700 MPa,断裂强度超过1 GPa,延伸率达到9%,胜过目前所有铸态合金的性能.另外,Li等[100 ] 深入研究了Al19 Co20 Fe20 Ni41 共晶高熵合金的低温变形机制.该共晶组织由L 12 相和富Al的bcc相组成,且两相界面满足Kurdjumov-Sachs (K-S)位向关系.研究发现,低温变形时该共晶组织中的fcc相会发生位错的多系滑移,并且毗邻bcc相也会发生相应的协同变形,如图12 [100 ] 所示.大量的几何必需位错在两相界面处的累积赋予了该合金极强的非均匀变形硬化能力.另外,随着变形的持续,由于低温环境突出的林位错硬化效应和非均匀变形硬化的协同作用,该合金的低温性能较AlCoCrFeNi2.1 高熵合金有明显提升,其低温强度可达1.2 GPa,且均匀延伸率超过11%. ...
... [
98 ]
Eutectic structure of AlCoCrFeNi<sub>2.1</sub> HEA<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R98">98</xref>]</sup> Fig.11 图12 Al<sub>19</sub>Co<sub>20</sub>Fe<sub>20</sub>Ni<sub>41</sub>共晶高熵合金两相组织的低温变形特点<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R100">100</xref>]</sup> Deformation feature of dual-phases in Al<sub>19</sub>Co<sub>20</sub>-Fe<sub>20</sub>Ni<sub>41</sub> eutectic high-entropy alloy (EHEA) at cryogenic environment<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R100">100</xref>]</sup> (a, b) structure features of L 12 and B2 phase after tensile test (strain ε ≈ 12%) at 77 K, which forest-dislocation hardening occurs in the L 12 phase (c) structure feature of L 12 and B2 phase after tensile test (ε ≈ 16%) at 293 K (Inset shows cooperative deformation of the adjacent B2 phase) ...
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... [
98 ]
Fig.11 图12 Al<sub>19</sub>Co<sub>20</sub>Fe<sub>20</sub>Ni<sub>41</sub>共晶高熵合金两相组织的低温变形特点<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R100">100</xref>]</sup> Deformation feature of dual-phases in Al<sub>19</sub>Co<sub>20</sub>-Fe<sub>20</sub>Ni<sub>41</sub> eutectic high-entropy alloy (EHEA) at cryogenic environment<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R100">100</xref>]</sup> (a, b) structure features of L 12 and B2 phase after tensile test (strain ε ≈ 12%) at 77 K, which forest-dislocation hardening occurs in the L 12 phase (c) structure feature of L 12 and B2 phase after tensile test (ε ≈ 16%) at 293 K (Inset shows cooperative deformation of the adjacent B2 phase) ...
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Directly cast bulk eutectic and near-eutectic high entropy alloys with balanced strength and ductility in a wide temperature range
3
2017
... 随着研究的深入,面向工业应用的共晶高熵合金和高强韧高熵合金丝材也被成功研发[8 ,98 ] .2014年,Lu等[98 ] 最早提出了共晶高熵合金的概念.研究发现AlCoCrFeNi2.1 高熵合金冷却过程会发生共晶反应(液相L→fcc + B2),生成由B2相和fcc相组成的共晶组织,如图11 [98 ] 所示,该组织中富Al的B2相与fcc基体呈片层状分布.后续研究[99 ] 发现,依赖于极细的片层状组织,该共晶合金呈现出优异的低温性能.铸态样品在77 K的屈服强度可达700 MPa,断裂强度超过1 GPa,延伸率达到9%,胜过目前所有铸态合金的性能.另外,Li等[100 ] 深入研究了Al19 Co20 Fe20 Ni41 共晶高熵合金的低温变形机制.该共晶组织由L 12 相和富Al的bcc相组成,且两相界面满足Kurdjumov-Sachs (K-S)位向关系.研究发现,低温变形时该共晶组织中的fcc相会发生位错的多系滑移,并且毗邻bcc相也会发生相应的协同变形,如图12 [100 ] 所示.大量的几何必需位错在两相界面处的累积赋予了该合金极强的非均匀变形硬化能力.另外,随着变形的持续,由于低温环境突出的林位错硬化效应和非均匀变形硬化的协同作用,该合金的低温性能较AlCoCrFeNi2.1 高熵合金有明显提升,其低温强度可达1.2 GPa,且均匀延伸率超过11%. ...
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力. ...
... [
99 ,
100 ]; TiZrHfNbTa HEA
[41 ] ; HEA-wire
[8 ,49 ,102 ] ; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)
[7 ,10 ,40 ,45 ,53 ,59 ] ; SP
— single-phase[61 ,71 ,72 ,75 ,79 ] ; DP—dual-phase[73 ,84 ,96 ] )Fig.15 与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
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Unveiling microstructural origins of the balanced strength-ductility combination in eutectic high-entropy alloys at cryogenic temperatures
6
2022
... 随着研究的深入,面向工业应用的共晶高熵合金和高强韧高熵合金丝材也被成功研发[8 ,98 ] .2014年,Lu等[98 ] 最早提出了共晶高熵合金的概念.研究发现AlCoCrFeNi2.1 高熵合金冷却过程会发生共晶反应(液相L→fcc + B2),生成由B2相和fcc相组成的共晶组织,如图11 [98 ] 所示,该组织中富Al的B2相与fcc基体呈片层状分布.后续研究[99 ] 发现,依赖于极细的片层状组织,该共晶合金呈现出优异的低温性能.铸态样品在77 K的屈服强度可达700 MPa,断裂强度超过1 GPa,延伸率达到9%,胜过目前所有铸态合金的性能.另外,Li等[100 ] 深入研究了Al19 Co20 Fe20 Ni41 共晶高熵合金的低温变形机制.该共晶组织由L 12 相和富Al的bcc相组成,且两相界面满足Kurdjumov-Sachs (K-S)位向关系.研究发现,低温变形时该共晶组织中的fcc相会发生位错的多系滑移,并且毗邻bcc相也会发生相应的协同变形,如图12 [100 ] 所示.大量的几何必需位错在两相界面处的累积赋予了该合金极强的非均匀变形硬化能力.另外,随着变形的持续,由于低温环境突出的林位错硬化效应和非均匀变形硬化的协同作用,该合金的低温性能较AlCoCrFeNi2.1 高熵合金有明显提升,其低温强度可达1.2 GPa,且均匀延伸率超过11%. ...
... [100 ]所示.大量的几何必需位错在两相界面处的累积赋予了该合金极强的非均匀变形硬化能力.另外,随着变形的持续,由于低温环境突出的林位错硬化效应和非均匀变形硬化的协同作用,该合金的低温性能较AlCoCrFeNi2.1 高熵合金有明显提升,其低温强度可达1.2 GPa,且均匀延伸率超过11%. ...
... [
100 ]
Deformation feature of dual-phases in Al<sub>19</sub>Co<sub>20</sub>-Fe<sub>20</sub>Ni<sub>41</sub> eutectic high-entropy alloy (EHEA) at cryogenic environment<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R100">100</xref>]</sup> (a, b) structure features of L 12 and B2 phase after tensile test (strain ε ≈ 12%) at 77 K, which forest-dislocation hardening occurs in the L 12 phase (c) structure feature of L 12 and B2 phase after tensile test (ε ≈ 16%) at 293 K (Inset shows cooperative deformation of the adjacent B2 phase) ...
... [
100 ]
(a, b) structure features of L 12 and B2 phase after tensile test (strain ε ≈ 12%) at 77 K, which forest-dislocation hardening occurs in the L 12 phase (c) structure feature of L 12 and B2 phase after tensile test (ε ≈ 16%) at 293 K (Inset shows cooperative deformation of the adjacent B2 phase) ...
... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力. ...
... ,
100 ]; TiZrHfNbTa HEA
[41 ] ; HEA-wire
[8 ,49 ,102 ] ; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)
[7 ,10 ,40 ,45 ,53 ,59 ] ; SP
— single-phase[61 ,71 ,72 ,75 ,79 ] ; DP—dual-phase[73 ,84 ,96 ] )Fig.15 与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
![]()
Remarkable strength of CoCrFeNi high-entropy alloy wires at cryogenic and elevated temperatures
1
2017
... 2017年,Li等[8 ] 通过悬锻拉拔的方法制备了具有优异力学性能的Al0.3 CoCrFeNi高熵合金丝材,其室温组织由单相的fcc和少量B2相组成.受益于拉拔时的剧烈塑性变形,该丝材的晶粒尺寸被细化至2 μm以下,极高的初始位错密度和超细晶组织使高熵合金丝材的屈服强度超过1.2 GPa,并且随着温度降低,孪晶机制被激活.低温环境纳米孪晶机制的加入进一步提高了高熵合金丝材的加工硬化能力,使该合金的强塑性得到明显改善.77 K时该丝材的屈服强度可达1.3 GPa,断裂强度高达1.6 GPa,同时保持17.5%的延伸率.之后Huo等[101 ] 通过冷拔工艺制备了具有优异低温性能的CoCrFeNi高熵合金丝材,研究发现,该丝材在低温环境会发生二次孪晶变形,相关结果证实,结合孪晶机制和高密度位错能够有效提升高熵合金丝材在低温环境的加工硬化能力和强度.然而,随着强度的提升,高熵合金丝材的加工硬化能力较铸态明显降低,冷拔CoCrFeNi高熵合金丝材甚至在室温环境已表现出加工软化现象.为进一步提升高强度高熵合金丝材的加工硬化能力,耦合多种变形机制的复合强韧化研究成为解决该问题的有效手段.2020年,本文作者[49 ] 通过热拉拔工艺制备了CoCrNi合金丝材,研究发现,除了低温变形时的孪晶机制,该丝材在变形过程中会产生大量层错.高密度的层错和孪晶片层显著细化了晶粒,使该丝材具有优异的加工硬化能力.另外,在低温变形后的组织中还观察到了明显的fcc-hcp相变行为,且组织中极细的hcp片层不仅显著细化了组织,还可以有效阻碍位错运动,从而进一步提高丝材的加工硬化能力,推迟颈缩行为的发生.经过位错运动、层错、孪晶和相变等多种变形机制的耦合作用,CoCrNi丝材的低温屈服强度可达1.5 GPa,断裂强度超过1.8 GPa,并且延伸率超过37%,如图13 [49 ] 所示,其综合性能优于目前报道的所有金属丝材,展现了高强韧高熵合金丝材在替代传统高性能丝材方面的显著优势.随后,通过多道次拉拔和后续热处理工艺改进,具有更高强度的共晶高熵合金丝材被成功开发[102 ] .研究发现,多道次拉拔形成的径向非均匀梯度片层结构和低温环境B2相因高密度交滑移导致的动态微结构细化的共同作用,导致了该丝材极优异的低温性能(图14 [102 ] ),其低温强度可达2.5 GPa,同时保持14%的均匀延伸率.高强韧共晶高熵合金丝材的成功制备不仅为新型金属丝材的开发提供了新思路,也为极端环境用金属丝材的安全服役提供了新方案. ...
Ultra-strong heavy-drawn eutectic high entropy alloy wire
6
2023
... 2017年,Li等[8 ] 通过悬锻拉拔的方法制备了具有优异力学性能的Al0.3 CoCrFeNi高熵合金丝材,其室温组织由单相的fcc和少量B2相组成.受益于拉拔时的剧烈塑性变形,该丝材的晶粒尺寸被细化至2 μm以下,极高的初始位错密度和超细晶组织使高熵合金丝材的屈服强度超过1.2 GPa,并且随着温度降低,孪晶机制被激活.低温环境纳米孪晶机制的加入进一步提高了高熵合金丝材的加工硬化能力,使该合金的强塑性得到明显改善.77 K时该丝材的屈服强度可达1.3 GPa,断裂强度高达1.6 GPa,同时保持17.5%的延伸率.之后Huo等[101 ] 通过冷拔工艺制备了具有优异低温性能的CoCrFeNi高熵合金丝材,研究发现,该丝材在低温环境会发生二次孪晶变形,相关结果证实,结合孪晶机制和高密度位错能够有效提升高熵合金丝材在低温环境的加工硬化能力和强度.然而,随着强度的提升,高熵合金丝材的加工硬化能力较铸态明显降低,冷拔CoCrFeNi高熵合金丝材甚至在室温环境已表现出加工软化现象.为进一步提升高强度高熵合金丝材的加工硬化能力,耦合多种变形机制的复合强韧化研究成为解决该问题的有效手段.2020年,本文作者[49 ] 通过热拉拔工艺制备了CoCrNi合金丝材,研究发现,除了低温变形时的孪晶机制,该丝材在变形过程中会产生大量层错.高密度的层错和孪晶片层显著细化了晶粒,使该丝材具有优异的加工硬化能力.另外,在低温变形后的组织中还观察到了明显的fcc-hcp相变行为,且组织中极细的hcp片层不仅显著细化了组织,还可以有效阻碍位错运动,从而进一步提高丝材的加工硬化能力,推迟颈缩行为的发生.经过位错运动、层错、孪晶和相变等多种变形机制的耦合作用,CoCrNi丝材的低温屈服强度可达1.5 GPa,断裂强度超过1.8 GPa,并且延伸率超过37%,如图13 [49 ] 所示,其综合性能优于目前报道的所有金属丝材,展现了高强韧高熵合金丝材在替代传统高性能丝材方面的显著优势.随后,通过多道次拉拔和后续热处理工艺改进,具有更高强度的共晶高熵合金丝材被成功开发[102 ] .研究发现,多道次拉拔形成的径向非均匀梯度片层结构和低温环境B2相因高密度交滑移导致的动态微结构细化的共同作用,导致了该丝材极优异的低温性能(图14 [102 ] ),其低温强度可达2.5 GPa,同时保持14%的均匀延伸率.高强韧共晶高熵合金丝材的成功制备不仅为新型金属丝材的开发提供了新思路,也为极端环境用金属丝材的安全服役提供了新方案. ...
... [102 ]),其低温强度可达2.5 GPa,同时保持14%的均匀延伸率.高强韧共晶高熵合金丝材的成功制备不仅为新型金属丝材的开发提供了新思路,也为极端环境用金属丝材的安全服役提供了新方案. ...
... [
102 ]
(a) deformation twins (DT) and dislocation cells (DC) in fcc matrix and microstructure refinement deriving from dense dislocation cross-slip in B2 phase of EHEA wire during cryogenic tension ...
... (b) SAED pattern of B2 phase (green circle) in Fig.14a
Microstructures of AlCoCrFeNi<sub>2.1</sub> EHEA wire during tensile test at 77 K<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R102">102</xref>]</sup> Fig.14 <strong>4</strong> 高熵合金的低温应用前景总结及研究展望 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力. ...
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... 高熵合金作为新型金属材料,在近20年的发展历程中,获得了研究人员的广泛关注.近年来针对其无主元、成分可调、机制多变等组织及变形特点,研究人员[4 ,7 ~11 ,16 ,40 ~42 ,45 ,48 ~51 ,53 ,59 ,61 ,63 ,67 ~73 ,75 ,77 ,79 ~82 ,84 ,86 ,88 ~97 ,99 ,100 ,102 ] 取得了一系列重要成果(图15 ),突破了传统材料的性能极限,并且还具备进一步优化的空间.而基于低温环境对高强韧材料的迫切需求,高熵合金在低温超导、深空探测、气体工业等极端环境领域均具有重要的工程应用潜力. ...
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102 ]; CoCrNi medium-entropy alloy (MEA)
[7 ,10 ,40 ,45 ,53 ,59 ] ; SP
— single-phase[61 ,71 ,72 ,75 ,79 ] ; DP—dual-phase[73 ,84 ,96 ] )Fig.15 与此同时,如何精确调控组织和优化变形机制,以求低温性能提升的最大化,仍然是当前高熵合金前沿研究的重要课题.另外,作为相图中间区域的成分复杂合金,高熵合金的成分优化任务艰巨、充满挑战.而结合高通量实验、多尺度计算和集成计算模型的新一代高通量计算平台(涉及成分筛选、制备与表征、服役性能评价及优化等技术)将显著加速高强韧高熵合金的开发与应用. ...
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Ultrahigh strength and ductility in newly developed materials with coherent nanolamellar architectures
1
2020
... 目前虽有少量2 GPa高熵合金的研究报道[42 ,48 ,91 ,103 ~106 ] ,但大多数合金的低温屈服强度在1.5 GPa以下,没有展现出超高强韧高熵合金在替代传统低温工程材料(如钛合金、316LN不锈钢等)方面的显著优势.未来需要进一步加强对高熵合金基础结构和变形机理的研究,深入挖掘其低温性能潜力,提高人们对2 GPa超高强韧fcc及bcc结构高熵合金低温变形机理和韧塑化原理的认识,以便开发出具有显著性能优势的新型低温超高强度高熵合金. ...
Dual heterogeneous structures lead to ultrahigh strength and uniform ductility in a Co-Cr-Ni medium-entropy alloy
0
2020
Ultrastrong interstitially-strengthened chemically complex martensite via tuning phase stability
0
2023
Doubled strength and ductility via maraging effect and dynamic precipitate transformation in ultrastrong medium-entropy alloy
1
2023
... 目前虽有少量2 GPa高熵合金的研究报道[42 ,48 ,91 ,103 ~106 ] ,但大多数合金的低温屈服强度在1.5 GPa以下,没有展现出超高强韧高熵合金在替代传统低温工程材料(如钛合金、316LN不锈钢等)方面的显著优势.未来需要进一步加强对高熵合金基础结构和变形机理的研究,深入挖掘其低温性能潜力,提高人们对2 GPa超高强韧fcc及bcc结构高熵合金低温变形机理和韧塑化原理的认识,以便开发出具有显著性能优势的新型低温超高强度高熵合金. ...
"Self-sharpening" tungsten high-entropy alloy
1
2020
... 近年来的研究[107 ~110 ] 证明,高熵合金在强冲击环境具有优异的服役表现,如自锐性、高吸能特性等,从而在交通、能源及高技术等领域展现出广阔的应用潜力.深入研究[111 ~118 ] 发现,室温环境高熵合金由于其本征的固溶强化、林位错硬化、变形孪晶及相变等多种机制的耦合作用,抑制了高速加载过程中局部绝热剪切带的形成,使得高熵合金具有优异的动态力学性能.另有研究[119 ,120 ] 证实随着温度的降低,高熵合金的动态性能会明显改善.而针对低温强冲击耦合环境下,复杂组织高熵合金的动态变形机理揭示、组织优化及性能提升,仍然是目前高熵合金动态力学行为研究的重要方向. ...
High-velocity deformation of Al0.3 CoCrFeNi high-entropy alloy: Remarkable resistance to shear failure
0
2017
Superior mechanical properties of AlCoCrFeNiTi x high-entropy alloys upon dynamic loading
0
2016
A review on the dynamic-mechanical behaviors of high-entropy alloys
1
2023
... 近年来的研究[107 ~110 ] 证明,高熵合金在强冲击环境具有优异的服役表现,如自锐性、高吸能特性等,从而在交通、能源及高技术等领域展现出广阔的应用潜力.深入研究[111 ~118 ] 发现,室温环境高熵合金由于其本征的固溶强化、林位错硬化、变形孪晶及相变等多种机制的耦合作用,抑制了高速加载过程中局部绝热剪切带的形成,使得高熵合金具有优异的动态力学性能.另有研究[119 ,120 ] 证实随着温度的降低,高熵合金的动态性能会明显改善.而针对低温强冲击耦合环境下,复杂组织高熵合金的动态变形机理揭示、组织优化及性能提升,仍然是目前高熵合金动态力学行为研究的重要方向. ...
Dynamic deformation behavior of a face-centered cubic FeCoNiCrMn high-entropy alloy
1
2018
... 近年来的研究[107 ~110 ] 证明,高熵合金在强冲击环境具有优异的服役表现,如自锐性、高吸能特性等,从而在交通、能源及高技术等领域展现出广阔的应用潜力.深入研究[111 ~118 ] 发现,室温环境高熵合金由于其本征的固溶强化、林位错硬化、变形孪晶及相变等多种机制的耦合作用,抑制了高速加载过程中局部绝热剪切带的形成,使得高熵合金具有优异的动态力学性能.另有研究[119 ,120 ] 证实随着温度的降低,高熵合金的动态性能会明显改善.而针对低温强冲击耦合环境下,复杂组织高熵合金的动态变形机理揭示、组织优化及性能提升,仍然是目前高熵合金动态力学行为研究的重要方向. ...
Adiabatic shear localization in the CrMnFeCoNi high-entropy alloy
0
2018
Mechanical response and deformation behavior of Al0.6 CoCrFeNi high-entropy alloys upon dynamic loading
0
2018
Dynamic behavior of CrMnFeCoNi high-entropy alloy in impact tension
0
2021
Amorphization in extreme deformation of the CrMnFeCoNi high-entropy alloy
0
2021
Research progress on deformation mechanisms under dynamic loading of high-entropy alloys
0
2021
高熵合金动态载荷下变形机制的研究进展
0
2021
Superior dynamic shear properties and deformation mechanisms in a high entropy alloy with dual heterogeneous structures
0
2022
Strain-rate effects and dynamic behavior of high entropy alloys
1
2023
... 近年来的研究[107 ~110 ] 证明,高熵合金在强冲击环境具有优异的服役表现,如自锐性、高吸能特性等,从而在交通、能源及高技术等领域展现出广阔的应用潜力.深入研究[111 ~118 ] 发现,室温环境高熵合金由于其本征的固溶强化、林位错硬化、变形孪晶及相变等多种机制的耦合作用,抑制了高速加载过程中局部绝热剪切带的形成,使得高熵合金具有优异的动态力学性能.另有研究[119 ,120 ] 证实随着温度的降低,高熵合金的动态性能会明显改善.而针对低温强冲击耦合环境下,复杂组织高熵合金的动态变形机理揭示、组织优化及性能提升,仍然是目前高熵合金动态力学行为研究的重要方向. ...
Dynamic behavior and microstructure characterization of TaNbHfZrTi high-entropy alloy at a wide range of strain rates and temperatures
1
2020
... 近年来的研究[107 ~110 ] 证明,高熵合金在强冲击环境具有优异的服役表现,如自锐性、高吸能特性等,从而在交通、能源及高技术等领域展现出广阔的应用潜力.深入研究[111 ~118 ] 发现,室温环境高熵合金由于其本征的固溶强化、林位错硬化、变形孪晶及相变等多种机制的耦合作用,抑制了高速加载过程中局部绝热剪切带的形成,使得高熵合金具有优异的动态力学性能.另有研究[119 ,120 ] 证实随着温度的降低,高熵合金的动态性能会明显改善.而针对低温强冲击耦合环境下,复杂组织高熵合金的动态变形机理揭示、组织优化及性能提升,仍然是目前高熵合金动态力学行为研究的重要方向. ...
Impact tension behavior of heavy-drawn nanocrystalline CoCrNi medium entropy alloy wire
1
2022
... 近年来的研究[107 ~110 ] 证明,高熵合金在强冲击环境具有优异的服役表现,如自锐性、高吸能特性等,从而在交通、能源及高技术等领域展现出广阔的应用潜力.深入研究[111 ~118 ] 发现,室温环境高熵合金由于其本征的固溶强化、林位错硬化、变形孪晶及相变等多种机制的耦合作用,抑制了高速加载过程中局部绝热剪切带的形成,使得高熵合金具有优异的动态力学性能.另有研究[119 ,120 ] 证实随着温度的降低,高熵合金的动态性能会明显改善.而针对低温强冲击耦合环境下,复杂组织高熵合金的动态变形机理揭示、组织优化及性能提升,仍然是目前高熵合金动态力学行为研究的重要方向. ...