本期包含金属材料领域论文8篇,涵盖了高熵合金、增材制造、高温合金等,国内科研单位包括北京科技大学等(通讯作者单位)。
Vol. 202 目录
1. Design of a new cobalt base nano-lamellar eutectic high entropy alloy
一种新型钴基纳米层状共晶高熵合金的设计
2. Hierarchical structure in Al-Cu alloys to promote strength/ductility synergy
Al-Cu合金中的层次结构促进强度/塑性的协同作用
3. Role of deformation twinning in fatigue of CrCoNi medium-entropy alloy at room temperature
变形孪晶在CrCoNi中熵合金室温疲劳中的作用
4. High strength NiMnFeCrAlCu multi-principal-element alloys with marine application perspective
高强度NiMnFeCrAlCu多主元素合金在海洋中的应用前景
5. Vacancy surface migration mechanisms in dilute nickel-chromium alloys
稀Ni-Cr合金中的空位表面迁移机制
6. Effect of alloying elements on the coarsening rate of γʹ precipitates in multi-component CoNi-based superalloys with high Cr content
合金元素对高Cr多组分CoNi基高温合金γʹ析出相粗化速率的影响
7. Dual plateau stress of C15-type topologically close-packed lattice structures additive-manufactured by laser powder bed fusion
通过激光粉末床熔合技术增材制造的C15型拓扑密排晶格结构的双平台应力
8. Simultaneous deformation twinning and martensitic transformation in CoCrFeMnNi high entropy alloy at high temperatures
CoCrFeMnNi高熵合金在高温下同时产生变形孪晶和马氏体相变
SCRIPTA
Vol. 202, 1 Sep. 2021, 113993
1. Design of a new cobalt base nano-lamellar eutectic high entropy alloy
一种新型钴基纳米层状共晶高熵合金的设计
R. J. Vikram, Kushagra Gupta, Satyam Suwas✉
Satyam Suwas: satyamsuwas@iisc.ac.in
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.113993
摘要
受钴基高温合金优异性能的启发,以价电子浓度(VEC)为基础开发了钴基高温高熵合金(HEA)。新开发的钴基高熵合金具有纳米层状共晶形貌的两相组织。通过相图计算(CALPHAD)验证了组成相为面心立方(FCC)和有序立方(B2)结构。新开发的HEA在室温下表现出显著的应变硬化行为,并在500-800℃的温度范围内表现出热稳定性。
SCRIPTA
Vol. 202, 1 Sep. 2021, 113996
2. Hierarchical structure in Al-Cu alloys to promote strength/ductility synergy
Al-Cu合金中的层次结构促进强度/塑性的协同作用
S. H. Wu, H. Xue, C. Yang, J. Kuang, P. Zhang, J.Y. Zhang, Y.J. Li, Hans J. Roven✉, G. Liu✉, J. Sun✉
Hans J. Roven: hans.j.roven@ntnu.no
G. Liu: lgsammer@mail.xjtu.edu.cn 西安交通大学
J.Sun: junsun@mail.xjtu.edu.cn 西安交通大学
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.113996
摘要
实验结果表明,与室温下的等通道转角挤压(ECAP)相比,低温下的ECAP能促进Al-2.5wt.%Cu的强度-塑性协同作用。两者的同时改善与多峰晶粒的组织层次、低角度晶界和晶间/晶内的析出相有关,这可以通过时效处理配合低温ECAP来调节。人工时效可以保持多峰晶粒尺寸分布,引入大量低角度晶界,产生晶内析出相,从而提高合金的强度/塑性。0.3 wt.% Sc的添加可有效优化合金的析出,进一步提高合金的强度/塑性组合。低温ECAP对强度和塑性提高的潜在机制是合理的。
SCRIPTA
Vol. 202, 1 Sep. 2021, 113985
3. Role of deformation twinning in fatigue of CrCoNi medium-entropy alloy at room temperature
变形孪晶在CrCoNi中熵合金室温疲劳中的作用
Milan Heczko✉, Veronika Mazánová, Connor E. Slone, Mulaine Shih, Easo P. George, Maryam Ghazisaeidi, Jaroslav Polák, Michael J. Mills
Milan Heczko: heczko.2@osu.edu
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.113985
摘要
对表面电解抛光CrCoNi合金的圆柱形试样进行了恒总应变幅低周疲劳试验。合金呈现出先循环硬化后循环软化直至失效的过程。在循环应力峰值硬化阶段结束时,由挤压物和侵入物组成的持久滑移标记(PSMs)建立了起来,这与薄的变形孪晶有关。本文设计了一个复杂的实验流程,从被测材料的表面和块体中提取信息。采用SEM、EBSD、ECCI、FIB和HR-STEM技术相结合,研究了循环加载初期变形孪晶的内部结构和表面形貌。此外,变形孪晶附近的局部循环塑性应变和应力集中不仅导致了早期的、发育良好的PSMs,而且导致了即使在低宏观应力幅度下TWIP和TRIP塑性的激活。
SCRIPTA
Vol. 202, 1 Sep. 2021, 113992
4. High strength NiMnFeCrAlCu multi-principal-element alloys with marine application perspective
高强度NiMnFeCrAlCu多主元素合金在海洋中的应用前景
Yidong Wu, Yuluo Li, Xuli Liu, Qinjia Wang, Xiaoming Chen, Xidong Hui✉
Xidong Hui: xdhui@ustb.edu.cn 北京科技大学
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.113992
摘要
镍铝青铜(NAB)合金是传统的海洋材料,使用了几十年,但面临着强度和腐蚀性能不足的问题。在本研究中,我们开发了新型NiMnFeCrAlCu多主元素合金(MPEA),由于其具有很强的固溶强化、耐腐蚀和抗生物结垢能力,该合金具有良好的力学性能和耐腐蚀性能。结果表明,与NBA相比,NiMnFe0.5Cr0.5Al0.2Cu1.2 MPEA具有较高的屈服强度和抗拉强度,腐蚀电流密度低1个数量级,且具有较好的铜离子释放浓度。这些优点主要归因于FCC+BCC双相组织,以及Cu在FCC基体中富集和Cr在BCC晶粒中富集。这项工作对发展先进海洋材料的新战略具有重要意义。
SCRIPTA
Vol. 202, 1 Sep. 2021, 113998
5. Vacancy surface migration mechanisms in dilute nickel-chromium alloys
稀Ni-Cr合金中的空位表面迁移机制
Jacob Startt, Chaitanya Deo, Rémi Dingreville✉
Rémi Dingreville: rdingre@sandia.gov
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.113998
摘要
我们用第一性原理计算研究了稀Ni-Cr合金中与表面空位迁移有关的单一机制。我们调查了一套完整表面和(100)自由表面附近空位的亚表面迁移路径,并计算了相应的迁移势垒。结果表明,向自由表面迁移的空位会面临较低的能垒,其通过与邻近的Cr原子交换而不是与Ni原子交换来进行迁移。一旦一个空位到达自由表面,它就会被困在那里。结果还表明,当一个Cr原子位于自由表面下方的原子面时,导致亚表面Cr原子上方的空位的任何面内空位跃迁在能量上都是不利的。综上所述,这些基本的单一表面迁移机制为Ni-Cr基合金表面偏析和空位迁移现象之间的复杂交互作用提供了见解。
SCRIPTA
Vol. 202, 1 Sep. 2021, 114004
6. Effect of alloying elements on the coarsening rate of γʹ precipitates in multi-component CoNi-based superalloys with high Cr content
合金元素对高Cr多组分CoNi基高温合金γʹ析出相粗化速率的影响
Xiaoli Zhuang, Stoichko Antonov, Longfei Li✉, Qiang Feng
Longfei Li: lilf@skl.ustb.edu.cn 北京科技大学
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114004
摘要
研究了高(14 at.%) Cr含量的多组分CoNi基高温合金在850℃的长期时效过程中γ'的粗化行为,以及W,Mo或Ti(1 at.%)的添加对于γ/γʹ微观组织的变化、晶格错配和元素配分行为的影响。γ'析出相的粗化行为遵循经典的Lifshitz-Slyozov-Wagner(LSW)模型,其尺寸与t1/3成比例关系。添加W,Mo或Ti(1at%)改变γ/γ'元素分配行为,从而改变γ/γ'的晶格错配度和界面能,导致γ'析出相的粗化速率相当不同,其中Ti具有最显著的影响。结果发现Cr是γ'粗化的速率限制元素,而不是其他合金元素。该研究可以为具有较低γ'粗化速率的CoNi基高温合金的设计和优化提供指导。
SCRIPTA
Vol. 202, 1 Sep. 2021, 114003
7. Dual plateau stress of C15-type topologically close-packed lattice structures additive-manufactured by laser powder bed fusion
通过激光粉末床熔合技术增材制造的C15型拓扑密排晶格结构的双平台应力
Xiaoyang Liu✉, Asuka Suzuki, Naoki Takata, Makoto Kobashi, Masaki Kato
Xiaoyang Liu: liu.xiaoyang@e.mbox.nagoya-u.ac.jp
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114003
摘要
模拟晶体结构为设计由节点(充当原子)和支柱(充当原子键)的元胞构成的晶格结构提供了新的途径。我们通过激光粉末床熔合制备了C15 Laves相(AB2型金属间化合物)的拓扑致密(TCP)结构,在晶格结构的应力-应变曲线中发现了独特的双平台区。压缩变形晶格结构的X射线断层扫描和有限元分析表明,两种相对密度不同的单元的存在导致了双平台区。此外,C15晶格结构表现出弯曲和拉伸主导的混合变形模式,在两种应力水平下均能吸收较高的总能量(5.0 MJ·m-3)。
SCRIPTA
Vol. 202, 1 Sep. 2021, 113995
8. Simultaneous deformation twinning and martensitic transformation in CoCrFeMnNi high entropy alloy at high temperatures
CoCrFeMnNi高熵合金在高温下同时产生变形孪晶和马氏体相变
S. Picak, H.C. Yilmaz, I. Karaman✉
I. Karaman: ikaraman@tamu.edu
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.113995
摘要
剧烈塑性变形(SPD)可以通过晶粒细化引起材料的显著强化,然而使用已知的SPD技术制备的材料由于低的应变硬化能力而缺乏均匀的塑性变形。本研究利用等通道转角挤压(ECAP)处理在高温下同时激活CoCrFeMnNi高熵合金(HEA)的孪晶诱导(TWIP)和相变诱导塑性(TRIP),这是首次报道的高温异常现象。透射电镜和电子背散射衍射分析揭示了显微结构特征。在室温拉伸实验中,相变区和孪晶区以及晶粒细化产生了高强度(~1 GPa)和均匀的塑性变形能力。TWIP/TRIP的出现归因于ECAP处理过程中的高强度水平和目前HEA相对较低的层错能。