某某工厂-专业生产加工、定做各种金属工艺品

两类新材料，即高熵合金(HEAs)和金属纳米复合材料带来了与加工相关的挑战，同时为一系列需要耐磨性和耐辐照性的技术应用展示了巨大的前景。

这篇综述讨论了这些挑战以及微观结构与性能的关系。

特别是，本综述的主要重点是证明超快速致密化途径的功效，即，放电等离子烧结(SPS)作为这两类材料的有效合并途径。

首先，本文将重点分析常规凝固对铜基轴承合金组织和性能的影响。

使用纳米晶体铜-铅和铜-铅-钛硼2、Cu-Pb-cBN(立方氮化硼)作为模型系统，微观结构-性能相关性的各个方面和摩擦学性能的提高将被突出。

获得了对加工相关问题和纳米级/超细微结构稳定性的透彻理解通过将举例说明SPS。

这篇综述的一个重要部分将进一步讨论用于抗磨损和抗辐照应用的新型纳米结构HEAs和HEA基复合材料的发展。

将展示SPS路线制备具有高烧结密度块状hea的功效，以及单相和两相hea的性能增强。

含有软金属分散质(铋、铅、银)的HEA基纳米复合材料和陶器的润滑相(MoS2，咖啡馆2/BaF2)的耐磨性应用将得到强调51漫画。

最后，氧化物分散的和耐火的HEAs通过本文将讨论抗辐照应用的MASPS路线，以阐明HEAs设计和开发在技术关键应用中的有效使用。

纳米结构材料被定义为特征长度范围从几纳米到100纳米的材料。

众所周知，纳米结构材料与其块状对应物相比表现出根本不同的性质，这是因为与具有微米级晶粒的材料相比，这些材料中的大部分原子位于晶粒/相界上。

这些块体材料的性能强烈依赖于微观结构的长度尺度，因此，通过在加工过程中抑制晶粒生长，必须保持不同相的纳米尺寸晶粒。

因此，通过纳米结构材料的适当微结构设计，有可能获得各种性能的良好组合。

这导致了对这些材料在各种应用中使用的持续兴趣，包括结构、生物医学以及耐辐射材料。

通常，存在两种由粉末制备块状纳米结构材料的加工路线。

在第一条路线中，使用物理或化学加工技术获得的所需纳米颗粒粉末(单相或多相)使用先进的烧结技术进行固结。

第二条路线涉及喷射成型技术的使用，将纳米颗粒的合成和随后的大块复合材料固结结合在单一操作中值得注意的是，本综述将集中于前者的加工挑战，举例说明几种纳米结构材料的微观结构、性能增强和应用以及相关的基本问题。

此外，使用先进的固结技术处理这些材料时，应对科学挑战也很重要51漫画。

由尺寸小于100纳米或更小的晶粒组成的最终微结构的要求可以通过在固结过程中减缓晶粒粗化来实现。

因此，对单相/多相纳米结构材料采用低温烧结是至关重要的。

使用固态烧结来固结由纳米晶体陶瓷和金属粉末组成的复合材料更具挑战性，因为烧结需要在更高的温度下进行以获得相当好的致密化，但是晶粒尺寸需要保持在纳米范围内。

SPS被称为“活化”烧结方法，与常规烧结工艺相比具有许多优点，包括更高的加热/冷却速率、更低的加工温度、在烧结温度下更短的保持时间、同时施加压力和电流。

已经可以调整SPS参数，以最佳密度致密化各种纳米结构金属以及陶瓷材料。

SPS涉及高脉冲直流电(800-1500 A)的应用。

这与电阻加热相结合，能够实现高加热速率(高达600 ℃/分钟)51漫画。

)因此，最终烧结温度可以在更短的时间内达到。

在这方面，SPS路线已成功用于制备几种金属以及陶瓷复合材料。

我们将详细讨论这些案例，以突出SPS在制备各种应用的散装材料中的功效。

这些包括纳米晶铜-铅合金和铜-铅-钛2/Cu-Pb-cBN复合材料用于摩擦学应用，新型纳米晶高熵合金(HEAs)和HEA基复合材料用于耐磨和抗辐射应用。

铜基和HEA基纳米晶合金被认为是轴承耐磨应用的潜在候选材料。

在过去的50年里，轴承材料的设计和开发经历了不同的阶段。

虽然传统使用的钢轴承仍然占主导地位，非氧化物陶瓷，如碳化硅，硅3N4也为特定的轴承应用而开发。

下一个发展水平是实现了混合轴承的使用，陶瓷球是封闭在金属(钢)滚道。

然而，高成本、缺乏可靠的性能以及陶瓷的可加工性差一直是混合轴承广泛使用的主要瓶颈。

从这个角度来看，其他金属材料，如铜-铅、wear铅和wear铋系统似乎是有效的，因为在铜或HEA基体中使用较软的分散体有望提供更好的耐磨性。

然而，常规处理的铜或HEA基体的硬度非常低。

因此，它不能使它们用于要求更高耐磨性的苛刻应用中这需要通过加入新的(TiB)来提高这些轴承材料的性能阶段。

在这方面，铜基或HEA基纳米复合材料似乎是一种重要的材料体系，因此在本综述中进行了大量讨论。

就多组分体系的新型复合材料的设计而言，在许多理论假设、数学验证和实验验证的机理中，不同微结构组分之间界面的产生被认为是重要的机理之一“加强材料科学的机制”在多晶金属材料中，已知晶界在施加应力的过程中阻碍位错穿过相邻晶粒。

这种微观现象以高强度的形式表现出来类似地，在具有陶瓷或金属基体的复合材料中，增强体的类型、尺寸或形态决定了最终性能。

通常，所得到的性质被定制为对于特定应用是高度各向异性的，或者也可以被定制为与方向无关的。

从上述角度来看，本综述的主要目的包括对传统加工的Cu-Pb基轴承合金以及复合材料进行严格评估，并证明放电等离子烧结技术作为一种合成纳米结构合金的新型固结方法的使用。

提出了发展对超细晶/纳米结构Cu-Pb以及HEA基合金/复合材料中微观结构-性能(特别是耐磨性)相关性的理解的重点。

这将为设计具有更好摩擦学性能的新型材料提供依据。

最后，我们将讨论用于各种应用的纳米晶hea及其复合材料的加工。

“hea被视为新的”阿凡达物理冶金和材料工程。

随着多主成分氦的出现，合金设计领域进入了未知的成分空间，多主成分氦由五种或更多种熔点相差很大的元素以相等或接近相等的比例组成。

这些合金的特征在于它们异常高的混合构型熵(δS配置 ≥ 1.5R)并且由于其独特的特性而引起了全世界的关注，使得它们从技术以及科学的角度来看都具有吸引力。

大块纳米结构hea及其复合材料的设计和开发面临许多加工挑战，因为这些是多组分合金，具有大量相形成和微结构演变的可能性。

对于大块纳米结构的HEAs，快速凝固过程会导致微观结构的偏析和不均匀。

然而，HEAs的纳米结构机械合金化(MA)粉末需要使用SPS固结，以保留纳米晶体微结构。

利用文献中的例子以及作者小组的例子，本综述将证明SPS技术在制备单相或多相FCC/BCC hea和散装形式的HEA基复合材料中的功效本征hea表现出优异的机械性能(强度、延展性和韧性)，因此，它们被认为是抗磨损、抗辐照应用的潜在候选材料。

通过使用各种新颖的设计概念来设计微观结构，可以进一步提高耐磨性。

一个新概念涉及软分散质(锡、铅、铋、锑、银等)的结合。

或润滑相(MoS2，BaF2/咖啡馆2)在纳米结构的HEA基质中，因此这些分散质可以充当润滑剂并提高耐磨性。

然而，挑战包括设计由软分散质和润滑相组成的微结构，均匀分布在HEA基体中。

类似地，通过在HEA基体中引入氧化物纳米颗粒的均匀分散体，可以显著提高HEAs的耐辐照性。

据报道，这些hea和氧化物分散的hea中的一些显示出优异的耐辐照性。

值得注意的是，辐照过程中缺陷的产生和复合决定了氦原子作为核反应堆材料的性能和寿命。

具有接近理论密度的包含各种相的块体纳米结构HEA基复合材料的合成对科学界提出了严峻的挑战。

利用最近出版的文献，将讨论科学问题和规避这些挑战的途径。

在上述背景下，本次审查的结构如下。

在这一介绍部分之后，第二部分提供了在大块纳米结构材料的合成中的挑战的快速概述。

将讨论活化烧结，尤其是放电等离子烧结在纳米晶粉末中的应用。

随后，将介绍合成块体纳米结构材料的三种不同情况。

第三部分从热力学角度介绍了经典的Cu-Pb轴承体系及其合成中不可避免的问题。

第四节列出了轴承合金中可能的宏观结构，通过组合各种材料，使部件作为一个整体满足轴承应用的基本目标。

第五部分详细介绍了各种传统冶金工艺路线，例如制造Cu-Pb合金的熔铸路线及其对微观结构和最终性能的影响。

最后，对机械处理的铜铅合金和常规处理的铜铅合金进行了比较。

一个单独的小节专门讨论铜基大块金属玻璃(BMGs)，讨论制造和摩擦学方面。

重点是了解具有100%非晶化基体的玻璃态合金的生产和退火处理诱导纳米分散质沉淀的效果及其对退火BMG磨损行为的影响。

在第六部分中，已经表明硬质陶瓷相，如TiB2可以改变微观结构，从而可以进一步提高耐磨性。

同样，Cu-TiB的制造2通过各种加工路线得到的复合材料已经适应其中，以建立关于各种加工路线和所涉及参数的使用、组合和优化的良好基础。

在第五节和第六节中，重点是与加工相关的问题，这些问题需要解决，以改善使用Cu-Pb和Cu-TiB的摩擦学性能2作为模型系统。

在Cu-Pb、Cu-TiB的情况下，展示了放电等离子烧结(SPS)作为超快速致密化途径在烧结复合材料中包含Cu晶粒至纳米晶/超细尺寸范围的应用和功效2和Cu-Pb-TiB2模型系统。

将重点介绍Cu-Pb、Cu-TiB的加工和摩擦学特性2和Cu-cBN纳米复合材料。

我们将讨论纳米晶hea以及新型合金设计策略和hea的核心效应。

描述了用于制备大块hea的常规工艺路线以及与铸造和快速凝固工艺相关的问题。

集中在大块纳米晶HEA以及HEA基复合材料通过SPS路线及其加工挑战。