Al和Ti含量对激光熔炼AlxNbTiyV轻质高熵合金组织与性能的影响

第 1 期
第 137-145 页
材料工程
Vol.52Jan. 2024
Journal of Materials Engineering
No.1pp.137-145
第 52 卷2024 年 1 月Al 和Ti 含量对激光熔炼Al x NbTi y V 轻质高熵合金组织与性能的影响
Effect of Al and Ti content on microstructure and properties of laser melting Al x NbTi y V lightweight high entropy alloy
李子兴1，2，朱言言1，2，3*
，程
序1，2，3，张言嵩2，4，高红卫1，2，霍海鑫1，
2
（1 北京航空航天大学 前沿科学技术创新研究院，北京 100191；2 北京航空航天大学 大型金属构件增材制造国家工程实验室，
北京 100191；3 北京航空航天大学 宁波创新研究院，浙江 宁波 315800；4 北京航空航天大学 材料科学与
工程学院，北京 100191）
LI Zixing 1，2，ZHU Yanyan 1，2，3*，CHENG Xu 1，2，3，ZHANG Yansong 2，4
，
GAO Hongwei 1，2，HUO Haixin 1，
2
（1 Research Institute for Frontier Science ，Beihang University ，Beijing
100191，China ；2 National Engineering Laboratory of Additive
Manufacturing for Large Metallic Components ，Beihang University ，Beijing 100191，China ；3 Ningbo Institute of Technology ，Beihang University ，Ningbo 315800，Zhejiang ，
China ；4 School of Materials Science and Engineering ，
Beihang University ，Beijing 100191，China ）
摘要：轻质高熵合金在结构材料轻量化方面显示出巨大的应用价值，激光熔炼和激光增材制造技术因其极端冶金条件，为高熵合金研制提供了新思路。

采用激光熔炼技术制备Al x NbTiV （x =0.5~7）和AlNbTi y V （y =1~7）纽扣试样，并对其相结构、显微组织和硬度进行了系统研究。

结果表明：Al 含量对合金相结构和显微组织有显著影响，Al 含量低（x ≤2）时，Al x NbTiV 合金由BCC 单相固溶体组成；Al 含量高（2＜x ≤7）时，合金出现金属间化合物，随着Al 含量增加由BCC ，TiAl 相转变为TiAl 3，NbAl 3相。

Ti 含量在一定范围（y ≤7）不会影响合金相结构，AlNbTi y V 合金均由BCC 单相固溶体组成。

Al ，Ti 含量对合金硬度均有较大影响，Al x NbTiV 合金由BCC 单相组成时，合金硬度随着Al 含量的增加硬度升高，金属间化合物的出现使合金硬度不再随Al 含量的变化而变化；AlNbTi y V 合金硬度随Ti 含量的增加而降低。

关键词：激光熔炼；高熵合金；成分变化；显微组织；相结构；硬度doi ： 10.11868/j.issn.1001-4381.2023.000505
中图分类号： TG146 文献标识码： A 文章编号： 1001-4381（2024）01-0137-09
Abstract ：The lightweight high entropy alloys have shown great application value in the lightweight structural materials. Laser melting and laser additive manufacturing technology provide new ideas for the development of high entropy alloys due to their extreme metallurgical conditions. Al x NbTiV （x =0.5-7） and AlNbTi y V （y =1-7） button samples were prepared by laser melting technology ， and their phase structure ， microstructure and hardness were systematically studied.The results show that the Al content has a significant effect on the phase structure and microstructure of the alloy.When the Al content is low
（x ≤2）， the Al x NbTiV alloy is composed of BCC single -phase solid solution.When the Al content is high （2≤x ≤7）， intermetallic compounds appear in the alloy. With the increase of Al content ， the BCC and
引用格式：李子兴，朱言言，程序，等.Al 和Ti 含量对激光熔炼Al x NbTi y V 轻质高熵合金组织与性能的影响［J ］.材料工程，2024，52
（1）：137-145.
LI Zixing ，ZHU Yanyan ，CHENG Xu ，et al.Effect of Al and Ti content on microstructure and properties of laser melting Al x NbTi y V lightweight high entropy alloy ［J ］.Journal of Materials Engineering ，2024，52（1）：137-145.
材料工程2024 年 1 月TiAl phases change into TiAl3 and NbAl3 phases. Ti content in a certain range （y≤7） will not affect the phase structure of the alloy.AlNbTi y V alloys are composed of BCC single-phase solid solution.The content of Al and Ti has a great influence on the hardness of the alloy.When the Al x NbTiV alloy is composed of BCC single phase， the hardness of the alloy increases with the increase of Al content， and the appearance of intermetallic compounds makes the hardness of the alloy no longer change with the change of
Al content.The hardness of AlNbTi y V alloy decreases with the increase of Ti content.
Key words：laser melting；high entropy alloy；compositional change；microstructure；phase structure；hardness
随着航空航天、交通运输以及军事工业等领域对轻质合金结构材料的需求越来越大，轻质合金结构材料成为目前非常具有挑战性的热门研究领域之一［1］。

2004年首次提出的高熵合金概念打破了人们对传统合金成分设计的固定思维，成为开发新型材料的重要突破之一，为大量材料的开发提供了新的可能性［2］，这也为新型轻质合金材料的开发打开了新思路。

其中，从2010年开始，以Al，Mg，Ti，Be，Li，Sc，Sn，Zn等低密度元素为主要成分的轻质高熵合金体系逐渐受到国内外学者的关注［3］。

目前研究发现，轻质高熵合金具有良好的热稳定性、抗高温氧化［4］、高耐磨性［5］、高强度、高硬度［6］等优异性能，在汽车和结构件的应用中具有潜在的应用价值。

当前传统的高熵合金制备技术主要有电弧熔炼［7-8］、感应熔炼［9-10］、机械合金化［11-12］，其中应用较多的电弧熔炼制备技术因其冷却速率低而导致合金容易出现偏析严重、组织粗大、冶金缺陷多、元素成分控制难度大等问题［13］。

而激光熔炼和激光增材制造技术具有小熔池冶金、强对流、超高温度、较高冷却速率等极端冶金条件［14］，为高熵合金制备提供了新思路。

Yao等［15］通过选择性激光熔化（selective laser melting，SLM）技术制备了AlCrFeNiV高熵合金，该合金在FCC固溶体中存在L12纳米相，合金具有良好的强塑性结合。

Vogiatzief等［16］通过SLM技术制备了Al‐CrFe2Ni2高熵合金，其原始组织由B2和A2结构组成，热处理后析出微片状的FCC相，从而形成超细且均匀的双相结构，这是传统制备技术无法获得的。

Niu 等［17］使用SLM技术制备了AlCoCrFeNi高熵合金，合金由A2和B2相组成，B2相主要为Al，Ni元素结合形成的Al-Ni固溶体，集中在熔池边界，其他元素形成单一的A2相，均匀分布在B2相周围。

高熵合金中元素含量差异能够引起合金相组成发生显著变化。

Li等［18］采用激光定向能量沉积（La‐ser directed enery deposition，LMD）高通量制备Al x CoCrFeNi（x=0.3，0.6，0.85）高熵合金，研究发现Al含量增加使合金相结构由FCC转变为BCC和B2混合相结构，并且随Al含量增加，FCC相硬度增大，BCC相变化不大。

Yurchenko等［19］研究了1200 ℃退火后，不同Al含量下Al x NbTiVZr（x=0，0.5，1，1.5）高熵合金的组织演化规律，x=0时，合金由BCC单相组成，含铝合金则由BCC固溶体相、C14Laves相和Zr2Al相组成，且随着Al含量增加Zr2Al相含量增加。

Qian 等［20］研究发现，Al2NbTi x V2Zr系列轻质高熵合金在Ti 含量增加时，相结构变得更加复杂，T1.0和Ti1.5合金由BCC固溶体相和α块状次生相（Zr3Al）组成，当Ti摩尔比增加到2.0时，析出暗粒状β相（Ti2ZrAl），且随着Ti 含量增加，α相减少，β相增加。

Zhou等［21］通过LMD制备了CoCrFeNiNb x高熵合金，Nb元素的加入使合金组织由柱状向等轴状转变，并容易在晶界和枝晶间形成Laves相（HCP），最终为FCC和Laves双相结构。

因此，通过对元素含量的控制可以调整合金相组成，进而达到控制合金性能的目的。

为了探索高Al或高Ti含量下AlNbTiV系列轻质高熵合金具有良好力学性能的合金成分，研究Al，Ti含量变化对合金的影响，对该体系轻质高熵合金成分设计和组织性能优化具有重要意义。

本工作选用AlNbTiV体系轻质高熵合金，采用铜模激光熔炼技术，通过改变Al，Ti含量制备了Al x Nb‐
TiV（x=0.5，1，1.5，2，2.5，3，3.5，4，5，7）和AlNbTi y V（y=1，1.5，2，2.5，3，4，5，7）合金纽扣样品，对其相结构、显微组织和硬度进行了表征分析，获得Al元素和Ti元素对该体系轻质高熵合金组织与性能的影响规律。

1　实验材料与方法
1.1　实验材料
本实验采用纯度大于99.99%（质量分数）的Al，Nb，Ti，V四种单质粉末为原料，其原子半径、密度和剪切模量见表1所示。

粉末形貌为球形或不规则颗粒状（如图1所示），其中Al，Nb，Ti，V单质粉末的平均直径分别约为：142.91，156.90，221.59，154.88 μm。

按照表2所示的元素原子比进行配粉，采用机械混合法将配置的合金粉混合均匀。

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第 52 卷 第 1 期
Al 和Ti 含量对激光熔炼Al x NbTi y V 轻质高熵合金组织与性能的影响
1.2　实验方法
使用课题组自主研发的激光增材制造设备进行激光熔炼纽扣样品制备，该设备包括YLS -12000高功率光纤激光器、三轴运动数控系统、动态密封氩气气氛保护系统等部件。

具体工艺如下：将配好的高熵合金粉末10~14 g 置于铜模内并在激光增材制造设备中放置设定位置，对设备进行气氛保护使得氧含量维持在100×10-6以下，在5 kW 激光功率下，于中心点位置开光停留5 s 后立即按照类螺线形扫描路径以600 mm/min 的扫描速度对粉末进行直接激光熔化，实现高熵合金粉末的快速高温熔化、原位合金化和快速凝固，制备出直径约15 mm 的纽扣合金锭，制备过程如图2所示。

采用线切割从纽扣样品中心位置切取组织和性能测试试样，使用80~2000目的砂纸研磨样品，然后用50 nm SiO 2抛光液在铺有抛光绒布的金相抛光机上进行机械抛光。

抛光后的试样用腐蚀液（1 mL HF+
6 mL HNO 3+43 mL H 2O ）进行腐蚀。

采用MAX -2500型X 射线衍射仪（X -ray diffraction ，XRD ）对样品相结构进行分析，仪器使用CuKα射线源（特征波长λ=1.54 nm ），扫描角度范围为17.5°~91°，工作电压40 kV ，工作电流40 mA 。

使用LEICA DM4M 型光学显微镜、Apreo S LoVac 型扫描电子显微镜（scaning electrou microscope ，SEM ）和能谱仪（energy spec‐troneter ，EDS ）分析合金的显微组织。

使用ME204T 型分析天平通过排水法测量合金密度，结果见表2。

使用Future Tech FM800型显微硬度计测量合金硬度，同一试样测量5个点取平均值，施加载荷选择9.81 N ，保持时间为10 s 。

2　结果与分析
2.1　Al 含量对合金相结构与显微组织的影响
图3为Al x NbTiV 合金的金相组织照片，其中x<2时，合金晶粒内存在枝晶形貌，随着Al 含量的增加，枝晶更加明显，如图3（a ）~（d ）所示。

随着Al 添加量的进一步增加，Al 2.5NbTiV 合金组织中枝晶间析出了大量针状相，Al 3NbTiV 合金中二次枝晶不明显；Al 3.5NbTiV 合金组织中整个树枝的整体为等轴树枝晶，同时出现少量片层组织；Al 4NbTiV 合金组织则为枝晶较短的树枝晶；Al 5NbTiV 和Al 7NbTiV 合金中较亮的部分为自由树枝晶，
在一次枝晶臂上长有大量二
图1　金属单质粉末形貌 （a ）Al ；（b ）Nb ；（c ）Ti ；（d ）V
Fig.1　Morphologies of metal element powder （a ）Al ；（b ）Nb ；（c ）Ti ；（d ）V
表1　四种纯金属的原子半径、密度和剪切模量Table 1　Atomic radius ， density and shear modulus of
four pure metals
Metal Al Nb Ti V
r /nm
0.1430.1460.1450.134
ρ/（g ·cm -3
）
2.78.64.56.1
G /GPa
27384647
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材料工程2024 年 1 月
次枝晶臂。

自由树枝晶是可以在过冷液相中朝各个方向自由生长的树枝状枝晶，但是其形貌取决于材料及凝固条件，在该合金中由于自由树枝晶在凝固过程中处在过冷液相包围中，结晶潜热传出比较困难，随着枝晶长大放出潜热时使得枝晶臂之间的温度升高，促使局部区域熔化，使枝晶臂之间不能连续向前生长，只能形成棒状结构。

图4为Al x NbTiV（x=0.5，1，1.5，2，2.5，3，3.5，4，5，7）合金的XRD图谱，分析结果可知，x≤2时合金由BCC单相构成。

当x=2.5时，合金出现新的相γ-TiAl，BCC相明显减少，衍射峰变弱并且右移，这可能是由于γ-TiAl相析出导致BCC固溶体的固溶度降低，晶格畸变降低，使其晶面间距d减小，由布拉格方程可知：
2d sinθ=nλ（1）式中：d为衍射晶体的晶面间距；θ为入射光束与晶面的夹角；n表示n次荧光；λ为入射光的波长；当衍射角θ增大，故代表BCC相的衍射峰右移。

当x=4时，合金出现非常弱的TiAl3相结构。

Al含量继续增加，BCC相消失，γ-TiAl相明显减少，出现TiAl3相，并在x=7时，完全转变为TiAl3和NbAl3相。

图5为不同Al含量的合金组织和元素分布情况，表3为图5中不同相位置的元素占比。

Al2.5NbTiV，
Al3NbTiV和Al3.5NbTiV合金（图5（a）~（c））具有相同的相组成，均是BCC相和TiAl相组成，其中BCC相Al，V含量相对较多，TiAl相结构中Al元素原子分数约50%，为L10有序超点阵结构［22］，其中部分Ti原子被Nb，V原子取代，形成（Ti，Nb，V）Al相，如图5所示。

随着Al含量的增加，枝晶变成等轴状，枝晶内开始有片层组织生成。

Al4NbTiV合金（图5（d））中片层组织十分明显，结合XRD分析结果和该区域的元素分布判断该片层组织为TiAl3相，并出现了NbAl3相。

两者具有相同的晶体结构，均为D022超点阵结构［23］，如图5
表2　Al x NbTi y V合金的化学成分与密度
Table 2　Chemical compositions and density of Al x NbTi y V alloys Alloy
Al x NbTiV AlNbTi y V Al0.5NbTiV
AlNbTiV
Al1.5NbTiV
Al2NbTiV
Al2.5NbTiV
Al3NbTiV
Al3.5NbTiV
Al4NbTiV
Al5NbTiV
Al7NbTiV
AlNbTiV
AlNbTi1.5V
AlNbTi2V
AlNbTi2.5V
AlNbTi3V
AlNbTi4V
AlNbTi5V
AlNbTi7V
Atom fraction/%
Al
14.29
25.00
33.33
40.00
45.45
50.00
53.85
57.14
62.50
70.00
25.00
22.22
20.00
18.18
16.67
14.29
12.50
10.00
Nb
28.57
25.00
22.22
20.00
18.18
16.67
15.38
14.29
12.50
10.00
25.00
22.22
20.00
18.18
16.67
14.29
12.50
10.00
Ti
28.57
25.00
22.22
20.00
18.18
16.67
15.38
14.29
12.50
10.00
25.00
33.33
40.00
45.45
50.00
57.14
62.50
70.00
V
28.57
25.00
22.22
20.00
18.18
16.67
15.38
14.29
12.50
10.00
25.00
22.22
20.00
18.18
16.67
14.29
12.50
10.00
Theoretical density/
（g·cm-3）
5.87
5.48
5.17
4.92
4.72
4.55
4.41
4.29
4.09
3.81
5.48
5.36
5.27
5.20
5.14
5.05
4.98
4.88
Measured density/
（g·cm-3）
5.951
5.
511
5.200
5.019
4.769
4.613
4.506
4.375
4.183
3.878
5.511
5.415
5.272
5.258
5.129
4.977
4.975
4.882
图2　激光熔炼过程示意图
（a）制备设备示意图；（b）扫描路径；（c）合金锭宏观尺寸；（d）观察区域
Fig.2　Schematic diagram of laser melting process
（a）preparation equipment schematic diagram；（b）scan path；
（c）macro dimensions of alloy ingots；（d）viewing zone
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第 52 卷 第 1 期
Al 和Ti 含量对激光熔炼Al x NbTi y V 轻质高熵合金组织与性能的影响
所示，但由于Ti 和Al 具有比Nb 和Al 更负的元素间混合焓，TiAl 3相先于NbAl 3相形成。

Al 5NbTiV 合金（图5（e ））具有明显的树枝晶，二次枝晶与一次枝晶成90°直角，根据表3的元素比例，该树枝晶Nb 含量相对较多，为NbAl 3相，枝晶间Nb 含量相对较少，为TiAl 3片层组织，枝晶间区域占比明显增多。

因此，随着Al 含量的增加，TiAl 相和BCC 相消失，NbAl 3相和TiAl 3相析出。

Al 7NbTiV 合金（图5（f ））相结构与Al 5NbTiV 合金相同，但组织形貌略有差异。

2.2　Ti 含量对合金相结构与显微组织的影响
图6为不同Ti 含量的AlNbTi y V （y =1，1.5，2，2.5，3，4，5，7）合金的金相组织照片，合金晶粒内存在枝晶形貌，随着Ti 含量的增加，晶粒内形貌由树枝晶
转变为二次枝晶不明显的胞状树枝晶。

与Al x NbTiV （x =0.5，1，1.5，2）合金一样，在一定范围内，Ti 含量变化不会导致合金组织出现明显变化。

从XRD 图谱中可以看出，AlNbTi y V 系列高熵合金均由BCC 单相组成，随着Ti 含量的增加，40°附近的衍射峰略向左偏移（图7），这可能是由于晶格畸变增加，导致其晶面间距增大，衍射角减小。

2.3　Al 与Ti 含量对合金硬度的影响
Al x NbTiV 合金的硬度分布如图8（a ）所示，当x ≤2时，合金硬度随着Al 含量的增加而升高，Al 2NbTiV 合金硬度最高，达到592.4HV ，这是由于Al 含量增加使得固溶强化加强，硬度随之增加。

因此，在只有BCC 单相的情况下，合金硬度与Al 含量成正比，这是Al
的
图3　Al x NbTiV （x =0.5，1，1.5，2，2.5，3，3.5，4，5，7）合金的金相照片
（a ）x =0.5；（b ）x =1；（c ）x =1.5；（d ）x =2；（e ）x =2.5；（f ）x =3；（g ）x =3.5；（h ）x =4；（i ）x =5；（j ）x =7
Fig.3　Metallographs of Al x NbTiV （x =0.5，1，1.5，2，2.5，3，3.5，4，5，7）alloys
（a ）x =0.5；（b ）x =1；（c ）x =1.5；（d ）x =2；（e ）x =2.5；（f ）x =3；（g ）x =3.5；（h ）x =4；（i ）x =5；（j ）x
=7
图4　Al x NbTiV （x =0.5，1，1.5，2，2.5，3，3.5，4，5，7）合金的XRD 图谱（a ）及局部放大图（b ）
Fig.4　XRD patterns of Al x NbTiV （x =0.5，1，1.5，2，2.5，3，3.5，4，5，7） alloys （a ） and partial enlarged detail （b ）
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材料工程2024 年 1 月
固溶强化效果导致的，表4中通过Senkov 模型［24］计算得到的固溶强化效果估算值（Δσss ）随着Al 含量增加而增加。

但当x ≥2.5时，因为Al 大量析出形成金属间化合物，导致BCC 基体中固溶的Al 含量显著降低，其固溶强化作用明显减弱，使得合金硬度降低，此时，固溶强化作用不再是影响合金硬度的主要因素，合金中金属间化合物含量明显高于BCC 固溶体，含量更多的金属间化合物成为影响合金硬度的因素，导致合金硬度没有明显变化。

本工作使用的固溶强化模型Senkov 模型是Sen‐kov 等基于Labusch 固溶强化理论给出的［25］，对于一般的金属固溶体，固溶强化主要来源于溶质原子局部应力场与位错局部应力场之间的弹性相互作用，因此由二元合金置换固溶强化效应（∆σi ）可通过式（2）进行估算［24］：
∆σi =AGf 43i c 23
i
（2）
式中：A 为与材料相关的无量纲常数，这里取0.04；
G 图5　Al x NbTiV （x =2.5，3，3.5，4，5，7）合金的SEM 照片和能谱图（a ）x =2.5；（b ）x =3；（c ）x =3.5；（d ）x =4；（e ）x =5；（f ）x =7
Fig.5　SEM images and energy spectra of Al x NbTiV （x =0.5，1，1.5，2，2.5，3，3.5，4，5，7）alloys
（a ）x =2.5；（b ）x =3；（c ）x =3.5；（d ）x =4；（e ）x =5；（f ）x =7
表3　基于图5中指定位置相组织的元素占比（原子分数/%）Table 3　Elemental distribution percentage based on the point
position in fig.5（atom fraction/%）
Alloy Al 2.5NbTiV
Al 3NbTiV
Al 3.5NbTiV
Al 4NbTiV
Al 5NbTiV
Al 7NbTiV
Phase BCC TiAl
BCC TiAl
BCC TiAl
BCC TiAl TiAl 3NbAl 3
TiAl 3NbAl 3
TiAl 3NbAl 3
Al 37.1853.1042.6052.3425.9554.7247.9056.9963.2669.0157.2674.5557.5876.18
Nb 8.448.8815.6314.7927.6712.888.7913.4511.3815.097.0812.881.8413.24
Ti 20.2823.5416.1019.8815.3016.0913.8217.0711.9010.3317.688.6215.247.22
V 34.1014.4725.6712.9931.0916.3129.4812.5013.475.5717.993.9425.343.36
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Al 和Ti 含量对激光熔炼Al x NbTi y V 轻质高熵合金组织与性能的影响
为合金的剪切模量；
c i 为溶质元素i 的浓度；f i 参数可由式（3）确定：
f i =
δ2
G +α2δ2
r 2
（3）
式中：α的值是一个常数，它取决于活动位错的类型。

一般情况下，螺钉位错的α为2~4，这里取3。

对于具
有BCC 结构的单相高熵合金，元素i 附近的剪切模量δG 和原子尺寸δr （每原子对）可分别估计为与相邻元
素剪切模量（δG ）和原子尺寸（δr ）的平均差值，如式
（4），（5）所示：
δG =
9
8∑c j δG （4）δr =9
8
∑c j δr
（5）
式中：
c j 为第j 元素的原子分数；δG 为元素i 和元素j 的剪切模量平均差值，计算方法见式（6）；
δr 为元素i 和元素j 的原子尺寸平均差值，计算方法见式（7）：
δG =2(G i -G j )/(G i +G j )
（6）δr =2(r i -r j )/(r i +r j )
（7）
式中：
G i 为元素i 的剪切模量；G j 为元素j 的剪切模量；r i 为元素i 的原子尺寸；r j 为元素j 的原子尺寸。

为对
各Δσi 求和得到合金固溶强化效应的估算值Δσss ，如式（8）
所示：
图6　AlNbTi y V （y =1，1.5，2，2.5，3，4，5，7）合金的金相照片
（a ）y =1；（b ）y =1.5；（c ）y =2；（d ）y =2.5；（e ）y =3；（f ）y =4；（g ）y =5；（h ）y =7
Fig.6　Metallograph of AlNbTi y V （y =1，1.5，2，2.5，3，4，5，7）alloys （a ）y =1；（b ）y =1.5；（c ）y =2；（d ）y =2.5；（e ）y =3；（f ）y =4；（g ）y =5；（h ）y
=7
图7　AlNbTi y V （y =0.5，1，1.5，2，2.5，3，3.5，4，5，7）
合金的XRD 图谱
Fig.7　XRD patterns of AlNbTi y V （y =1，1.5，2，2.5，3，4，5，7）
alloys
图8　Al x NbTiV （a ）和AlNbTi y V （b ）合金的硬度
Fig.8　Microhardness of Al x NbTiV （a ） and AlNbTi y V （b ） alloys
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材料工程2024 年 1 月
Δσss=(∑Δσ32i)23（8）
3　结论
（1）当x≤2时，Al x NbTiV合金由BCC单相固溶体组成；2<x<5时，合金主要由BCC基体和（Ti，Nb，V）Al相组成，Al含量继续增加至x=7时，合金相由NbAl3枝晶和枝晶间片层组织（Ti，V）Al3组成。

（2）当y≤7时，AlNbTi y V合金均由BCC单相固溶体组成，随着Ti含量的增加，枝晶形貌由树枝晶转变为二次枝晶不明显的胞状树枝晶。

（3）Al x NbTiV合金由BCC单相组成时，受固溶强化作用的影响，合金硬度随着Al含量的增加而升高，由多相组成时固溶强化作用显著降低，合金硬度降低并且不再随Al含量的变化而有明显变化；随着Ti含量的增加，AlNbTi y V合金中固溶强化作用减弱，合金硬度降低。

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表4　Al x NbTi y V合金的剪切模量（G）和固溶强化
效果估算值
Table 4　Shear modulus（G） and Δσss of solid solution strengthening effect of Al x NbTi y V alloys Alloy
Al x NbTiV AlNbTi y V Al0.5NbTiV
AlNbTiV
Al1.5NbTiV
Al2NbTiV
Al2.5NbTiV
Al3NbTiV
Al3.5NbTiV
Al4NbTiV
Al5NbTiV
Al7NbTiV
AlNbTiV
AlNbTi1.5V
AlNbTi2V
AlNbTi2.5V
AlNbTi3V
AlNbTi4V
AlNbTi5V
AlNbTi7V
G/GPa
41.29
39.50
38.11
37.00
36.09
35.33
34.69
34.14
33.25
32.00
39.50
40.22
40.80
41.27
41.67
42.29
42.75
43.40
Δσss/MPa
646.69
819.48
827.15
855.56
865.03
863.25
854.74
842.22
811.34
745.10
819.48
714.94
668.66
627.38
590.70
528.98
479.49
405.65
144
第 52 卷第 1 期Al和Ti含量对激光熔炼Al x NbTi y V轻质高熵合金组织与性能的影响
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收稿日期：2023-07-29；修订日期：2023-10-13
通讯作者：朱言言（1989—），男，副研究员，博士，研究方向为金属增材制造，联系地址：北京市昌平区沙河高教园南三街9号北京航空航天大学沙河校区前沿科学技术创新研究院（100191），E-mail：zhuyy@buaa.
（本文责编：刘丹阳）
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