摘要
与传统合金不同，高熵合金是由多种元素组成的新型金属材料，具有简单的结构和优异的耐高温性能，有望成为新一代耐高温材料。本论文以商用Al、Co、Cr、Fe、Ni、Ti等纯金属粉末和石墨粉为原料，采用放电等离子烧结技术制备了Al0.2Co1.5CrFexNi1.5TiCy（x=1.0，1.2；y=0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0）高熵合金，并对微观组织、力学和摩擦学性能进行了系统分析。 本研究主要内容包括：⑴Al0.2Co1.5CrFeNi1.5Ti高熵合金的微观组织由FCC高熵固溶体合金相和(CoNi)3Ti金属间化合物组成，其中一些针状的(CoNi)3Ti相形成了典型的魏氏组织。C元素的加入有效抑制了(CoNi)3Ti相的形成，Al0.2Co1.5CrFeNi1.5TiCy系高熵合金转变为 FCC的高熵固溶体合金相和原位生成的TiC陶瓷相，而且随 C含量的提高，FCC高熵固溶体合金相的晶格常数逐渐减小。Ti-C原子对间负的混合焓变是导致原位生成 TiC陶瓷相的主要原因。将 Al0.2Co1.5CrFeNi1.5TiC0.4高熵合金中Fe的含量提高到1.2时， Al0.2Co1.5CrFe1.2Ni1.5TiC0.4高熵合金中FCC高熵固溶体合金相的晶格常数减小， Ti C的弥散分布效果得到了改善。⑵随C含量提高，Al0.2Co1.5CrFeNi1.5TiCy系合金的维氏硬度和压缩屈服强度逐渐减小，抗压强度和断裂韧性呈先增大后减小的趋势，分别在y=0.4和y=0.6时获得极大值。随C含量的提高，弯曲断口形貌由沿晶界剪切和穿晶解理型的脆性断裂特征逐渐转变韧窝型的韧性断裂。韧性断裂产生的韧窝是Al0.2Co1.5CrFe1.2Ni1.5TiC0.4高熵合金的弯曲断口形貌的主要特征。⑶高熵合金在室温下以表面疲劳断裂磨损为主，随温度的升高逐渐转变为氧化磨损。在800 oC时磨损表面形成了一层自生氧化层，阻止了Si3N4陶瓷球与高熵合金的直接接触，提高了高熵合金的抗磨损性能。Al0.2Co1.5CrFeNi1.5TiC0.4高熵合金在800oC时具有最小的摩擦系数，且磨损率仅次于Al0.2Co1.5CrFeNi1.5TiC高熵合金，表现出优异的摩擦学性能。
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