【摘 要】
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高熵合金作为一种新型合金,具有优异的力学性能、耐腐蚀性、高温抗氧化性等。目前,高熵合金已经成为最有发展潜力的材料之一。针对H13钢在用作汽车连杆热锻模时,由于服役条件苛刻造成表面出现热磨损、高温氧化和热疲劳等而失效,导致其使用寿命大大降低。如何提高H13钢的耐磨耐蚀性以及高温抗氧化性,成为提高其使用寿命的关键。因此,本文根据高熵合金的设计理念,采用激光熔覆在H13钢表面制备CoCrFeMnNi高熵
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高熵合金作为一种新型合金,具有优异的力学性能、耐腐蚀性、高温抗氧化性等。目前,高熵合金已经成为最有发展潜力的材料之一。针对H13钢在用作汽车连杆热锻模时,由于服役条件苛刻造成表面出现热磨损、高温氧化和热疲劳等而失效,导致其使用寿命大大降低。如何提高H13钢的耐磨耐蚀性以及高温抗氧化性,成为提高其使用寿命的关键。因此,本文根据高熵合金的设计理念,采用激光熔覆在H13钢表面制备CoCrFeMnNi高熵合金涂层,通过添加不同含量的B元素（x=0、0.2、0.4、0.6、0.8 at%）研究了CoCrFeMnNiBx高熵合金的显微组织、相结构、力学性能、耐磨性能和高温抗氧化性,得到以下研究结果。CoCrFeMnNiBx高熵合金涂层具有典型的树枝晶组织和枝晶间组织,无B添加时,树枝晶组织为多主元结构的FCC相,枝晶间组织为富Mn的共晶组织。添加B元素后,树枝晶组织仍然以多主元的FCC作为基体相,从枝晶间组织中析出了条状的富Cr的M2B相（M主要为Cr、Fe）。随着B元素不断增加,M2B相组织由细条状的（Cr,Fe）2B变为粗条状的Cr2B相组织。采用纳米压痕对CoCrFeMnNi B0.8涂层组织中的基体相和M2B相的力学性质进行了分析,发现涂层组织中的M2B相的平均杨氏模量和硬度值分别达到了329.71 GPa和14.69 GPa,分别是基体相的1.5倍和3.12倍。CoCrFeMnNiBx高熵合金涂层的硬度和耐磨性随着B含量的增加而升高。当不添加B时,高熵合金涂层的硬度仅为192.38 HV0.2,相对耐磨性为122.93 m/mm3;当x=0.8时,合金硬度和相对耐磨性分别是未加B时的3.85倍和2.19倍。磨损机理主要由氧化磨损和粘着磨损转变为粘着磨损。CoCrFeMnNiBx高熵合金涂层的高温抗氧化性介于完全抗氧化性与不抗氧化层性之间。氧化层的结构主要由氧化层外层、氧化层内层和扩散层组成,氧化层较为疏松,对合金的抗氧化产生不利影响,氧化层较为致密,阻止氧化的进一步发生,扩散层主要是含Fe、Cr的氧化物与合金基体接触的部分主要是含M2B的微突起,对氧化层起到钉扎作用,对抗氧化起到一定积极作用。
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