【摘 要】
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高熵合金具有优异的综合性能,进行渗氮处理后具有很高的硬度和耐磨性,能应用于机械零件和工程制造等领域。本文用磁悬浮熔炼制备了Fe Cr Mn Ni Al0.2Ti0.1高熵合金,研究了时效处理的温度、QPQ处理的渗氮温度、镀钛渗氮工艺对高熵合金组织和性能的影响。高熵合金在不同温度下时效处理后,出现了时效硬化现象,合金硬度随着时效温度先上升后下降,在640℃下获得了最高396.2HV的硬度。主要原因是
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高熵合金具有优异的综合性能,进行渗氮处理后具有很高的硬度和耐磨性,能应用于机械零件和工程制造等领域。本文用磁悬浮熔炼制备了Fe Cr Mn Ni Al0.2Ti0.1高熵合金,研究了时效处理的温度、QPQ处理的渗氮温度、镀钛渗氮工艺对高熵合金组织和性能的影响。高熵合金在不同温度下时效处理后,出现了时效硬化现象,合金硬度随着时效温度先上升后下降,在640℃下获得了最高396.2HV的硬度。主要原因是时效处理使得黑色团块状组织分解,更多细小的BCC和B2硬质相均匀分布在基体上,合金硬度也随之提高。继续提高温度至660℃时,可能位于相变转化中期,FCC相开始大量出现,导致硬度下降。高熵合金在不同温度下盐浴渗氮后,在表面均形成了明显的氧化层和氮化层。氮化层深度随渗氮温度提高先升高后降低,在渗氮温度为640℃时获得了最深的渗层,平均深度达到27.1μm。能谱和XRD分析表明氮在氮化层中以含氮固溶体和细小氮化物的形式存在。在渗氮温度为640℃时,试样的综合性能最佳,次表层硬度达到1080.0HV;在150N的载荷下的摩擦系数为0.631,磨损率为0.025mm~3/（Nm）;但是盐酸全浸泡实验表明渗氮层的耐蚀性有限。高熵合金经镀钛再进行640℃盐浴渗氮处理,在表面以钛等元素形成的氧化物和氮化物为主,在次表层基本不存在氮元素,没有生成有效的渗氮层。镀钛渗氮试样的表面硬度与时效样品相近,但耐磨性高于铸态和镀钛的试样。由于钛膜在盐浴保温过程中形成了Ti O2阻止了氮原子渗入,并且钛原子与活性氮原子的反应没有有效促进氰酸盐的分解,却降低了合金表面的氮势,最终导致高熵合金没有形成复合氮化层。
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