摘要
由5种或5种以上元素按照等摩尔比或近等摩尔比制备的高熵合金具有优异的性能，引起广泛关注。本文利用非自耗真空熔炼炉制备高熵合金，运用金相显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM-EDS)、MFT-EC4000摩擦磨损测试仪、差示扫描量热仪(DSC)和电化学工作站等研究了合金元素Ti对AlCoCrFeNiTi(x)高熵合金和Cu对AlCrFeNiTiCu(x)高熵合金微观组织结构、腐蚀性能和摩擦性能的影响，得到如下结论： （一）设计AlCoCrFeNiTi(x)高熵合金，探究Ti元素对高熵合金微观组织、结构演变及摩擦性能和腐蚀性能的影响 (1)依据高熵合金相理论预测，合金元素Ti可以降低混合焓(△Hmix)，增大原子半径差(δ)，降低价电子浓度(VEC)，稳定BCC相。 (2)Ti元素的加入使组织由单一BCC1相逐渐演变为BCC1和BCC2两相共存。随着Ti含量的增加，合金的晶格畸变效应增强。 (3)Ti元素可细化组织，使微观组织从粗大树枝晶逐渐演变为细小等轴枝晶，但当xgt;0.6时，等轴枝晶尺寸随Ti含量增大而增大。 (4)随Ti含量增加，固溶强化效应增强，但合金内缺陷浓度随之增加，两者协同效应使合金硬度先增大后减小，在x=0.8时达到最大值520.2HV；体积磨损量与硬度呈反比关系。磨损机制由磨粒磨损和氧化磨损为主逐渐转变为磨粒磨损、氧化磨损和黏着磨损为主。 (5)该系列高熵合金在3.5%NaCl溶液和0.5mol/LH2SO4溶液中均表现出优异的耐蚀性能。随Ti含量增加，合金在两种腐蚀液中的耐蚀性均先增大后减小，当x=0.6时，耐蚀性达到最好。 （二）设计AlCrFeNiTiCu(x)高熵合金，揭示Cu元素对微观组织、结构演变及摩擦和腐蚀性能的影响机理 (1)高熵合金相理论计算结果表明Cu元素使合金的△Hmix增大，δ减小，VEC增大，促进体系FCC相的形成。 (2)随Cu含量增加，合金组织由BCC相演变为BCC相和FCC相共存。Cu元素促进了合金的偏析，使Al、Ni、Ti元素偏聚在晶内形成BCC固溶体，Fe、Cr元素偏聚在晶间形成BCC固溶体，Cu元素偏聚在晶间形成FCC富铜相。 (3)随Cu含量增加，合金中FCC相含量增加，滑移阻力减小，合金的平均摩擦系数降低，使合金磨损机制由磨粒磨损和氧化磨损为主逐渐转变为以黏着磨损和氧化磨损为主。同时，合金的硬度随Cu含量增加而单调减小，体积磨损量变化不明显。 (4)随Cu含量增加，元素偏析加剧，使AlCrFeNiTiCu(x)高熵合金在3.5%NaCl溶液中耐蚀性下降。而在0.5mol/LH2SO4溶液中，富铜相提高了合金的局部耐点蚀能力，起到了稳定钝化膜的作用。
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