高熵合金氮化物薄膜

博 士 学 位 论 文

多元高熵合金及其氮化物薄膜的组织

与性能研究

A dissertation submitted to Zhengzhou University for the degree of Doctor

Study on microstructure and properties of multi-element high

entropy alloys and its nitride films

By Bo Ren

Supervisor: Prof. Zhongxia Liu Materials Physics and Chemistry School of Physical Engineering

November 2011

摘 要

摘要

本文以AlCrFeNiMn高熵合金系统为基础，通过替换或添加不同合金化元素设计了CuCrFeNiMn、Al0.3CrFe1.5MnNi0.5Ti（Si）、AlCrMnMoNiZr（B）和AlCrMoTiNi（Zr）高熵合金体系，系统研究了四种合金体系的微观组织、组元分布、力学性能、耐蚀性能和高温稳定性，对组元元素的交互作用、综合合金化效应及其对合金组织与性能的影响进行了分析，

Nature封面 高熵合金：更强 更韧 更具延展性

5月18日，Nature封面报道了新加坡自由撰稿人XiaoZhi Lim的一篇题为《Mixed-up metals make for stronger, tougher, stretchier alloys》（混合金属制造更强、更韧、更具延展性的合金），介绍高熵合金相关进展。

高熵合金概念由台湾科学家叶均蔚于1995年提出的。高熵合金含有多种主要元素，每种元素介于5%-35%之间。传统金属则是以一种元素为主，而高熵合金是多元素共同作用的结果。所以高熵合金是一种颠覆数千年以来的合金制备方法。与传统合金相比，高熵合金表现出更高的强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀等等。

但是，高熵合金的机理及其科学问题尚未得到很好的理解。目前的高熵合金体系也只是通过“鸡尾酒”方法调配而成, 还没有科学系统的选择合金元素的理论。

以下是材料牛编辑整理的Nature文章内容：

咋眼一看，这个设备更像是在建造一个微型景观。一圈喷嘴对从四个喷管喷出的金属粉末加热，形成往下的光束。混合物进而凝聚成晶粒，形成一个逐步生长的柱状合金。当合金有2厘米高时，平台将其托到一遍，设备接着建造另一个。整个结果看起来是一个摩天大楼模型。

这些金属

南 京 工 程 学 院

毕业设计说明书(论文)

作 者： 李扬扬 学 号： 205090628 学院（系、部）： 材料工程学院 专 业： 材料成型及控制工程 题 目： Al0.4FeCrNiCo1.5Ti0.3高熵合金SPS合成研究

指导者：

评阅者：

2014年6月 南 京

毕业设计说明书（论文）中文摘要

Al0.4FeCrNiCo1.5Ti0.3高熵合金SPS合成研究 本文采用粉末冶金法技术(SPS)制备Al0.4FeCrNiCo1.5Ti0.3高熵合金。采用XRD、SEM、微观硬度计、压缩试验机等研究Al0.4FeCrNiCo1.5Ti0.3高熵合金的微观组织及力学性能，结果表明：高能球磨10h高熵合金开始形成简单固溶体bcc和fcc相，球磨时间延长至50h，合金中仅有bcc和fcc相；SPS烧结的Al0.4FeCrCo1.5NiTi0.3高熵合金组织致密，硬度达

文献综述

1.高熵合金发展及研究现状

随着现代经济，科技，军事的发展，人们对于材料的性能提出了更高的要求，传统合金已经不能满足社会的要求，而传统合金的合成理念是以一种或两种元素为主要元素．同时添加适量的其他元素来改善或增加合金性能，从而获得所需具有特殊性能的合金。这种合成方式带来了问题，一，金属的结构变得越来越复杂，使我们难以分析和研究；二，过多添加其他元素，使组织中出现了脆性金属间化合物，使合金性能下降；三，限制了合金成分的自由度，从而限制了材料的特殊微观结构及性能的发展。

高熵合金的概念由台湾学者叶均蔚提出，高熵合金的概念为含有多种主要元素，其中每种主元均具有较高摩尔分数，但不超过35％，因此没有一种元素含量能占有50％以上，这种合金是由多种元素共同表现特色。这个观点摆脱了传统合金以一种金属元素为主的观念。高熵合金的主要元素种类n≥5且以≤13。对于每一种多主元合金系统可设计成简单的等原子摩尔比合金，也可设计为非等原子摩尔比合金，以及添加次要元素来改良合金性能。高熵合金易形成简单结构列如：面心立方、体心立方相。并非形成复杂的金属间化合物。这是由于多种主要元素形成固溶体合金的高混合熵加强了元素间的相溶性，从而避免发生相分离以及金属间化合物或

南 京 工 程 学 院

毕业设计说明书(论文)

作 者： 李扬扬 学 号： 205090628 学院（系、部）： 材料工程学院 专 业： 材料成型及控制工程 题 目： Al0.4FeCrNiCo1.5Ti0.3高熵合金SPS合成研究

指导者：

评阅者：

2014年6月 南 京

毕业设计说明书（论文）中文摘要

Al0.4FeCrNiCo1.5Ti0.3高熵合金SPS合成研究 本文采用粉末冶金法技术(SPS)制备Al0.4FeCrNiCo1.5Ti0.3高熵合金。采用XRD、SEM、微观硬度计、压缩试验机等研究Al0.4FeCrNiCo1.5Ti0.3高熵合金的微观组织及力学性能，结果表明：高能球磨10h高熵合金开始形成简单固溶体bcc和fcc相，球磨时间延长至50h，合金中仅有bcc和fcc相；SPS烧结的Al0.4FeCrCo1.5NiTi0.3高熵合金组织致密，硬度达

题目：难熔金属高熵合金的制备工艺和性

本科生毕业论文

（2014届）

能研究

学 院： 物理电气信息学院 专 业： 物理学（师范） 年 级： 2010级 学 号： 12010245509 姓 名： 刘永强 指导教师： 汪燕青 完成日期： 2014年5月7日

摘要

近年来高熵合金成为材料科学领域的一个研究热点，它突破了

以一种或者两种金属元素为主的传统合金的发展框架，发展出一种新的合金设计理念。高熵合金是采用五种或五种以上元素按照等摩尔比或近等摩尔比进行混合形成的合金。多主元的混合产生高熵效应，促进元素充分混合形成简单的体心立方或面心立方结构，有时还会形成少量的晶间化合物相，从而起到固溶强化和弥散强化作用。因此很多高熵合金都具有较好的力学性能及耐腐蚀性能等多方面的性能，具有很大的应用潜力。

本文选用Al Cr Nb Ti V五种按照等摩尔比配制，利用非自耗电弧熔炼炉熔炼，并采用FEI Quanta 200 FEG与金相显微镜对铸态高熵合金进行组织形

毕业论文

激光熔覆AlCrCoFeNi高熵合金涂层

力学性能及组织研究

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期：

使用授权说明

本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名： 日 期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师

含氮化合物习题解答

一、比较碱性大小

1、

NH2[(CH3)4N]+OH-NHCOCH3OCCO

NH2、

3、二甲胺、甲胺、三甲胺

4、乙醇胺,乙胺,乙酰胺,苯胺中碱性最强的( )

5、甲胺，二甲胺，三甲胺，苯胺，二苯亚胺中碱性最强的是( )，最弱的是( )

解：1、

NH2[(CH3)4N]+OH-NHCOCH3OCCO

> > >NH2、

3、二甲胺 ? 甲胺 ? 三甲胺 4、乙胺

5、二甲胺，二苯亚胺

二、推断题

-1、A(C6H15N)+HCl→溶解，+HNO2→N2+B，B+I2/OH→黄↓，B+浓硫酸共热→C(C6H12)， C+KMnO4/H+→乙酸+2-甲基丙酸。求ABC结构。 解：（1）A含N，遇亚硝酸放出氮气，可知A为R-NH2(伯胺)，并可知A不饱和度=0 （2）R-NH2+HNO2→N2+B，则B为R-OH，且为甲基醇（可碘仿反应）； （3）B与浓硫酸共热→烯C→氧化得到CH3COOH+CH3CH(CH3)COOH，

CH3CH3CH=CHCHCH3 可反推出C：

OHCH3CH3CHCH2CHCH3 （4）由C可反推出B（甲基醇）：

NH2CH3CH3CHC

安徽工业大学 毕业设计(论文)任务书

毕业设计(论文)的主要内容及要求：

1．查阅关于高熵合金的文献，确定实验方案，并撰写文献综述。

2．翻译一篇英文文献。

3．将配制的Fe x MnCrAlTi 0.4Mo 0.3Si 0.3高熵合金粉末激光熔覆到基板上，切割熔覆后的基板一部分制成晶相试样，另一部分拿去进行不同温度5小时退火后制晶相试样，然后拍组织照片、打显微硬度、拍扫描电镜照片、EDS 分析。

4．分析所得实验数据，撰写毕业论文。

指导教师签字：

课题名称 激光熔覆低成本富铁

Fe x CrMnAlTi 0.4Mo 0.3Si 0.3高熵合金涂层研究

学 院

材料科学与工程学院 专业班级 *** 姓 名 *** 学 号 ***

诚信声明

本人声明：

1、本论文（设计）没有抄袭行为；

2、本论文（设计）是在指导教师的指导下独立完成的；

3、本论文（设计）中所引用他人的成果、资料等，均已在参考文献中列出。

院别：材料科学与工程学院专业：材料科学与工程

班级：*** 学号：***

作者：*** （签字）

2014年06 月15 日

材料科学与工程学院毕业设计（论文）指导书

指导教师** 学生姓名** 班级材料** 学号**

题目：激光熔覆低成本富铁Fe x CrMnA

含氮化合物习题解答

一、比较碱性大小

1、

NH2[(CH3)4N]+OH-NHCOCH3OCCO

NH2、

3、二甲胺、甲胺、三甲胺

4、乙醇胺,乙胺,乙酰胺,苯胺中碱性最强的( )

5、甲胺，二甲胺，三甲胺，苯胺，二苯亚胺中碱性最强的是( )，最弱的是( )

解：1、

NH2[(CH3)4N]+OH-NHCOCH3OCCO

> > >NH2、

3、二甲胺 ? 甲胺 ? 三甲胺 4、乙胺

5、二甲胺，二苯亚胺

二、推断题

-1、A(C6H15N)+HCl→溶解，+HNO2→N2+B，B+I2/OH→黄↓，B+浓硫酸共热→C(C6H12)， C+KMnO4/H+→乙酸+2-甲基丙酸。求ABC结构。 解：（1）A含N，遇亚硝酸放出氮气，可知A为R-NH2(伯胺)，并可知A不饱和度=0 （2）R-NH2+HNO2→N2+B，则B为R-OH，且为甲基醇（可碘仿反应）； （3）B与浓硫酸共热→烯C→氧化得到CH3COOH+CH3CH(CH3)COOH，

CH3CH3CH=CHCHCH3 可反推出C：

OHCH3CH3CHCH2CHCH3 （4）由C可反推出B（甲基醇）：

NH2CH3CH3CHC