高熵合金是一类新型材料,至少含有五种主要元素,其原子分数为5%~35%[1~3]
与传统的合金材料相比,高熵合金较高的混合熵使其吉布斯自由能降低,抑制金属化合物相的生成而促进了固溶体的生成[4,5]
高熵合金大大简化了复杂的微观组织和结构,使其具有四大效应[6,7]
这些因素使高熵合金具有良好的低温性能、耐蚀耐磨性能、耐高温、抗辐照和磁性等[8~12],可用于制造硬质刀具、航空航天发动机等[13]
对高熵合金已有的研究,大都集中于其微观结构和性能
高熵合金作为涂层材料应用,近来成为研究的热点
用表面涂层技术制备材料,可提高其耐久性和装饰性
用激光熔覆制备材料,高能激光照射使粉末在基材表面迅速熔化并凝固,在基材表面形成细粒和坚韧的涂层[14]
激光熔覆有以下优点:(1)可与基材结合良好、熔覆材料范围广、凝固速度快、稀释小
(2)由于温度梯度较大,可形成细小均匀的微结构
(3)环保、简单、灵活和节省材料
同时,激光熔覆的快速凝固导致非平衡凝固,可避免成分偏析并提高涂层的溶解性[15~17]
Co、Cr、Fe、Ni的熔点较低、原子半径相近,容易形成固溶体相
CoCrFeNi合金的物相为典型的单一FCC结构,比较稳定[18],具有良好的低温延展性能
但是,这种合金的硬度低、耐磨性差
加入Mo、Ti、Nb、W、Si等元素,可提高高熵合金的特殊性能
Zhang[19]等用激光熔覆技术在304不锈钢基体上制备了CoCrFeNiTi高熵合金涂层,其物相结构由具有SC晶格的富Cr相和CoTi2型Laves相组成
涂层的微观组织为共晶组织,形状分别为长条状和层状,平均硬度为568HV0.2,约为基体的2.5倍
Soni[20]等研究了加入Mo对铸态FeCoNiCuMo x (x=0.2、0.4、0.6、0.8、1)高熵合金体系相演变和力学性能的影响,发现Mo含量低于0.8的合金主要由FCC1组成,Mo含量为0.8、1时出现FCC2相
同时,合金的抗压强度和硬度均随着Mo含量的提高而提高
Huang[21]等用真空电弧熔炼技术研究了FeCoCrNiSix高熵合金的相变和力学性能
结果表明,Si元素能促进BCC相的形成,随着Si元素的加入合金的显微硬度从89.52 HV提高到653.71 HV,磨痕深度从22.139 μm降低到5.292 μm
x=1的合金,具有最高的显微硬度和最
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