【摘 要】
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2004年叶均慰提出高熵合金的概念,最早的论文将HEAs定义为“五种或五种以上元素合金的摩尔比”,后经过发展,所需的摩尔浓度是“每一种元素在元素之间的浓度为5～35%”。具有面心立方的FeCoNiCrMn高熵合金材料,有良好的机械性能,缺点是主强度通常在400 Mpa以下,有待改善。目前FeCoNiCrMn高熵合金的研究主要在块体材料方面。在薄膜领域,也有部分工作者开始了研究,采用离子喷涂、激光熔
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2004年叶均慰提出高熵合金的概念,最早的论文将HEAs定义为“五种或五种以上元素合金的摩尔比”,后经过发展,所需的摩尔浓度是“每一种元素在元素之间的浓度为5～35%”。具有面心立方的FeCoNiCrMn高熵合金材料,有良好的机械性能,缺点是主强度通常在400 Mpa以下,有待改善。目前FeCoNiCrMn高熵合金的研究主要在块体材料方面。在薄膜领域,也有部分工作者开始了研究,采用离子喷涂、激光熔覆等方法制备了FeCoNiCrMn高熵合金薄膜,但薄膜的硬度约为7GPa,硬度仍有待提升。掺钼可以提高合金薄膜的强度、摩擦性能。在此基础上制备了FeCoNiCrMn和FeCoNiCrMn Mox系列高熵合金薄膜,期待制备具有优异力学性能的薄膜材料,主要工作如下:（1）研究和探索FeCoNiCrMn高熵合金薄膜的工艺参数和力学性能。首先是固定高熵合金靶溅射功率,研究不同偏压功率下FeCoNiCrMn高熵合金薄膜的性能。在单位面积偏压功率为0.32 W/cm~2时,FeCoNiCrMn高熵合金薄膜表面最致密,无明显的孔洞且硬度可达到8.5 GPa,对比偏压功率150W时,薄膜的硬度提升了约13%。其次,在固定偏压功率为50 W的条件下,研究不同高熵合金靶溅射功率下FeCoNiCrMn薄膜的性能。在不同溅射功率下,FeCoNiCrMn薄膜均为fcc相结构。溅射功率为400 W时,FeCoNiCrMn薄膜的晶粒最小,且此时薄膜的硬度最高为8.5 GPa,这主要与晶粒细化机制有关。（2）在第一步基础上,通过掺Mo进一步提高薄膜的力学性能。研究了不同Mo含量下FeCoNiCrMn Mox高熵合金薄膜的性能。设置Mo靶溅射功率分别为10,30,50,70,90 W,制备出FeCoNiCrMn Mox高熵合金薄膜,x的数值分别为0.1,0.35,0.6,0.8,1。薄膜表面各元素的分布很均匀,薄膜硬度由9 GPa增加到近12GPa,硬度提升了约30%,这与晶粒细化及由软fcc相转变为硬bcc相的相变机制有关。FeCoNiCrMn Mox（x为0.1,0.35,0.6,0.8,1）高熵合金薄膜的韧性在x为0.1～0.8的范围内逐渐增加,由1.68 MPa·m1/2增加到3.5 MPa·m1/2,韧性提升了约100%。本论文详细研究了FeCoNiCrMn高熵合金薄膜的工艺参数及性能和不同Mo含量下FeCoNiCrMn Mox高熵合金薄膜的性能,及相转变、晶粒细化等系列背后的机理。制备了硬度约为12 GPa,韧性为3.5 MPa·m1/2,摩擦系数为0.3的高熵合金薄膜,成功实现了既硬又韧的薄膜的制备,改善了FeCoNiCrMn高熵合金薄膜的性能。
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