高熵合金以其独特的设计理念而具有优异的综合力学性能,特殊的物理、化学性能,在结构材料与功能材料领域具有广阔的应用前景。但传统熔铸法制备大块高熵合金成本太高,限制了其在工程中的应用。利用激光熔覆技术制备高熵合金涂层是突破高熵合金工业应用局限的有效手段之一。45#钢和H13钢作为工业中常见的钢铁材料,在实际应用过程中,经常由于表面缺陷而引起失效。为提高其表面性能及使用寿命,本文以AlCoCrFeNiZrTiV系高熵合金为研究对象,通过电弧熔炼及铜模吸铸的方法研究了合金元素和凝固速度对合金的组织结构及硬度的影响,进而设计出了一种具有高硬度的共晶高熵合金成分。以共晶高熵合金粉末作为熔覆材料在45#钢及H13钢基体上进行了单道、单层以及多层激光熔覆实验,研究了高熵合金熔覆层的组织结构及力学性能。研究结果表明:AlCoCrFeNiZrTiV系高熵合金铸锭均由Laves相以及BCC相组成。随Al,V含量的增加,合金中共晶组织的体积分数不断增多,初生Laves相的体积分数不断减小,硬度值逐渐降低。Laves相中富集Zr元素,BCC相中富集V元素。以合金系中共晶组织的EDS结果为基础,成功制备出了具有完全层片状结构的Al1.5CoCrFeNiZr0.7TiV1.5共晶高熵合金铸锭,其显微硬度值可达702 HV0.05。AlCoCrFeNiZrTiV系高熵合金在王水的腐蚀作用下,先发生BCC相中的点蚀,再发生Laves相的溶解。利用元素间的△Hf值更适合于预测该合金系的相形成规律。对于含有较多初生Laves相的合金,在快速凝固条件下,其组织细化,硬度升高,但脆性增大。优化工艺下的Al1.5CoCrFeNiZr0.7TiV1.5高熵合金熔覆层熔覆区组织为Laves相与BCC相组成的共晶及等轴树枝晶,结合区为垂直于界面生长的胞状晶和柱状树枝晶,熔覆层与基体均形成了良好的冶金结合。45#钢上熔覆层的平均硬度值约为基体的3.8倍;H13钢上熔覆层的平均硬度约为基体的1.9倍。相同时间内H13钢基体与45#钢基体的磨损量分别是高熵合金涂层的5倍和7倍。高熵合金涂层显著提高了 45#钢与H13钢基体的表面性能。细晶强化,固溶强化,界面强化以及第二相强化的综合作用是Al1.5CoCrFeNiZr0.7TiV1.5高熵合金熔覆层具有高硬度和高耐磨性的主要原因。