服务粉丝

我们一直在努力
当前位置:首页 > 财经 >

优博微展2022|栾亨伟:高熵合金的相稳定性研究

日期: 来源:清华大学研究生教育收集编辑:栾亨伟



本文版权归原作者所有,未经授权,不得转载


高熵合金的相稳定性研究


Study of the phase stability of high-entropy alloys


作    者:栾亨伟          

指导教师:姚可夫

培养院系:材料学院       

学    科:材料科学与工程

读博感言:创新是科学研究的最大意义



研究背景/选题意义/研究价值

高熵合金是一类新型金属材料,具有优异的力学性能和功能特性(如催化性能、抗辐照性能等)。组织决定性能,因此高熵合金的相稳定性和相转变是重要科学问题。目前高熵合金的相稳定性研究有如下两个关键问题:

1. 为什么很多高熵合金不符合“高混合熵” 模型的预测?其中合金元素数量对金属间化合物析出和调幅分解的影响有何普遍规律?

2. 高熵合金中的熵有何特殊作用?是否存在由熵所诱导的特殊相变?



主要研究内容


论文首先研究了具有成分无序的高熵单相合金的两种分解途径,即金属间化合物析出和调幅分解。(1)提出了解释高熵合金中金属间化合物析出的微扰模型,跳出了“高混合熵”模型的框架,解释了高熵合金单相固溶体普遍热力学不稳定的原因。(2)发现高熵合金中普遍存在发生调幅分解的可能,并提出由于高熵效应,会诱导多组元单相固溶体分解成双相的“双相分解”,这一认识有助于解释实验中高熵合金中所发现的相的数量普遍小于吉布斯相律所给出的相的数量的可能上限。

此外,针对兼具成分无序和结构无序的高熵非晶合金的相稳定性,发现并研究了Nb20Ni20Zr20Ti20Co20等高熵非晶合金中的玻璃-玻璃转变现象,揭示了其中剧烈的短程和中程序上的原子重排特征,以及转变前后材料的模量、硬度和热稳定性的显著变化。创新性地提出了熵在玻璃玻璃转变现象中的作用,为进一步调节玻璃状态和性质开辟了一条新途径,对于高熵非晶合金的潜在应用具有重要的意义。


主要创新点

1. 提出了高熵合金相稳定性的微扰模型,计算了高熵合金中金属间化合物析出的普遍规律和元素数量、熵、焓、温度的作用,解释了“高混合熵”理论的问题;


2. 对高熵合金中调幅分解的普遍规律进行了计算,解释了元素数量、熵、焓、温度的作用,解释了实验中双相分解的主要原因;


3. 在高熵非晶合金中发现了显著的玻璃-玻璃转变现象,并伴随着巨大的热释放、短程和中程结构的明显变化、以及硬度、模量、热稳定性的普遍提升。提出了熵在诱导玻璃-玻璃转变现象中的作用,并据此分析在另外两种高熵非晶合金中也发现了类似的玻璃-玻璃转变。



代表性创新成果


1. Luan H, Zhang X, Ding H, et al. High-entropy induced a glass-to-glass transition in a metallic glass [J]. Nature Communications, 2022, 13:2183.


2. Luan H, Sun Y, Dong X, et al. High-quality graphene from the surface of CrFeCoNiC high-entropy alloy[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2022, 889:161712.


3. Luan H, Shao Y, Zhang X, et al. Effect of TiC Addition on the High-Temperature Hardness and the Carbide Stability in Al0.2CoCrFeNi1.5Ti High-Entropy Alloy[J]. Russian Journal of Non-Ferrous Metals, 2021, 62:708-715.


4. Luan H W, Shao Y, Li J F, et al. Phase stabilities of high entropy alloys[J]. Scripta Materialia, 2020, 179:40-44.


5. 栾亨伟, 赵威, 姚可夫. 高熵合金的力学性能及功能性能研究进展[J]. 材料热处理学报, 2020, 41:1-11.





何为优博微展?

优博微展是清华大学应届优秀博士毕业生论文精华的呈现,由清华大学研究生院联合各院系收集并发布,旨在对我校博士研究生的阶段性学术成果和在校时期科研成绩进行简要、集中展示。


作者、图片:栾亨伟

组稿、校阅:楚若冰

统筹:研究生院培养办

编辑与设计:研究生院综合办




相关阅读

  • 嫦娥五号月壤中玻璃物质的奥秘丨进展

  • 当我们提到玻璃时,通常想到的是漂亮的落地窗、多彩的玻璃工艺品和随处可见的电子屏幕等。其实,玻璃不仅是重要的人造材料,更是自然界中普遍存在的天然物质。即使是在荒凉贫瘠的
  • 【活动回顾】第二届国际形势讲习营成功举办

  • 4月21日至22日,由清华大学战略与安全研究中心(CISS)、清华大学学生全球胜任力中心(CGCD)共同主办的第二届国际形势讲习营顺利结束。该讲习营面向全国高校学子,旨在帮助有志于从事
  • 清华,我回来了!

  • 春色骀荡,桃李争辉万象皆新,群芳竞发清华大学112年校庆乘着四月春风如约而至

    那年荷塘月下初相识而今回望思归日日频一晃数十年 匆匆又夏天
    大家把初夏的第一个拥抱留给了每
  • 90后,当选“副区长”!

  • “90后”依然是年轻活力的代名词,如今越来越多的90后走进了机关企事业单位,从事公职,有些博士生还担任了官员,他们把自己的高学历、年轻与活力投入到了岗位中,用自己的努力不断推
  • 开启,捧在手里的「清华时光」

  • 112个秋冬春夏112载砥砺前行清华时光被一砖一瓦刻为纹路被一草一木写进年轮清华时光在岁月的长河中流转生辉流向记忆深处的信匣在清华大学112周年校庆之际我们为你准备了一

热门文章

  • “复活”半年后 京东拍拍二手杀入公益事业

  • 京东拍拍二手“复活”半年后,杀入公益事业,试图让企业捐的赠品、家庭闲置品变成实实在在的“爱心”。 把“闲置品”变爱心 6月12日,“益心一益·守护梦想每一步”2018年四
  • 美国对华2000亿关税清单,到底影响有多大?

  • 1 今天A股大跌,上证最大跌幅超过2%。直接导火索是美国证实计划对华2000亿美元产品加征25%关税。 听起来,2000亿美元数目巨大,我们来算笔账。 2000亿美元,按现在人民币汇率

最新文章

  • 全球半导体销售,同比下降21.3%

  • 来源:内容由半导体行业观察(ID:icbank)综合自SIA,谢谢。半导体行业协会 (SIA) 今天宣布,2023 年第一季度全球半导体销售额总计 1195 亿美元,与 2022 年第四季度相比下降 8.7%,与2022
  • 半导体设备,唯一的亮点?

  • 2023年上半年,全球半导体处于下行周期,整个半导体行业的业绩都比较惨淡。半导体巨头英特尔、三星、台积电一季度的营收都不容乐观。半导体设备可能算是整个半导体市场多产业链
  • 微软自研Arm芯片,叫板苹果

  • 来源:内容由半导体行业观察(ID:icbank)编译自windowlatest,谢谢。微软正在与合作伙伴及其内部“微软硅团队”合作开发新的 ARM 芯片,以与苹果的 M 芯片相抗衡。我还发现了一些工作
  • Arm确认美国上市,软银重申:保留股权

  • 来源:内容由半导体行业观察(ID:icbank) 编译自theregister,谢谢。Arm 日前宣布,它已向美国证券交易委员会(“SEC”)秘密提交了一份关于美国证券交易委员会拟议首次公开募股的 F-1 表