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高熵合金现已成为材料领域的研究热点之一。当前的研究主要集中在合金系的探索和组元元素对组织性能的影响之上,对含碳和强碳化物形成元素的高熵合金体系的研究只有极少报道,高熵合金中原位合成碳化物的规律还不清楚。高熵合金主要采用真空电弧炉熔炼制备块体,截至目前还没有采用等离子熔覆技术在常规钢基体上制备高熵合金熔覆层的研究报道。为此本文采用等离子熔覆技术在常规钢基体上制备了CoCrFeNi-M系高熵合金,通过在合金成分设计时,加入碳和强碳化物元素Nb和V,研究了碳化物在高熵合金中的析出规律。 CoCrCuFeNiMn高熵合金熔覆层具有简单面心立方结构,显微组织为等轴晶;枝晶间为富Cu的面心立方固溶体相,枝晶内为含有多种元素的面心立方固溶体,合金相结构比较稳定,经过800℃、1200℃退火4h后,没有新相析出,元素偏聚现象未发生明显变化,枝晶间仍然是Cu元素的富集区。临近熔合线的热影响区内出现了大约70μm宽的铁素体带,该区域的珠光体因脱碳分解生成铁素体,Co在该区域扩散的距离最远。 CoCrCuFeNiMo合金为FCC结构固溶体,显微组织为典型的树枝晶,熔覆层合金显微硬度为310HV。CoCrFeNiMo合金由FCC相和Laves相组成,其中Laves相为Fe63Mo37型金属间化合物,显微组织为树枝晶状,枝晶间呈现花瓣状,熔覆层合金显微硬度为472HV。CoCrFeNiMoW合金的物相包括FCC相和Laves相,合金的灰色基体上分布着的棒状或不规则形状的组织,熔覆层合金显微硬度为482HV。 C和Nb的加入并没有引起CoCrCuFeNiMn熔覆层物相的复杂化,衍射峰由FCC1相、FCC2相和NbC相构成。NbC大多偏聚于基体的树枝晶间,少量在树枝晶内析出。NbC的形态与其含量有关,当C和Nb含量较小时,NbC成颗粒状,当C和Nb含量较大时,NbC成颗粒状、长条状以及十字枝晶状等。CoCrCuFeNiMn高熵合金引入VC增强相之后,并没有改变基体的显微组织,VC呈现多变形状,大多偏聚于基体的树枝晶间,少量在树枝晶内析出。原位自生高熵合金复合材料的硬度较基体合金有了明显提高,在一定范围内,熔覆层的显微硬度随碳化物含量升高而增加。