【摘 要】
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高熵合金（high entropy alloys,HEAs）是一种新型合金材料,具有强度高、硬度高、耐蚀性好、高温抗氧化性好等诸多优异性能,用作WC基硬质合金的粘结相以及Si C陶瓷增强金属基复合材料有良好的前景。本文以Co Cr Fe Ni基高熵合金（Co Cr Fe Ni、Co Cr Fe Ni Al、Co Cr Fe Ni Al Ti和Co Cr Fe Ni Al Cu）为对象,探究了润湿温
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高熵合金（high entropy alloys,HEAs）是一种新型合金材料,具有强度高、硬度高、耐蚀性好、高温抗氧化性好等诸多优异性能,用作WC基硬质合金的粘结相以及Si C陶瓷增强金属基复合材料有良好的前景。本文以Co Cr Fe Ni基高熵合金（Co Cr Fe Ni、Co Cr Fe Ni Al、Co Cr Fe Ni Al Ti和Co Cr Fe Ni Al Cu）为对象,探究了润湿温度、合金元素对高熵合金在WC、Si C陶瓷表面高温润湿性能的影响。选择了适用于WC基硬质合金粘结相的高熵合金种类,并制备、分析了WC-HEA硬质合金的力学性能。论文得到的主要结论如下:1、研究了Co Cr Fe Ni基高熵合金在WC表面的高温润湿性能。以四种Co Cr Fe Ni基高熵合金和WC基板为实验材料,采用座滴法进行了高温润湿实验,并用EDS和SEM对润湿试样进行了表征。结果表明,试验温度下,Co Cr Fe Ni基高熵合金在WC表面的润湿过程可分为2个阶段:迅速铺展阶段和缓慢铺展阶段,在高熵合金熔体边缘均形成了前驱膜;Co Cr Fe Ni、Co Cr Fe Ni Al、Co Cr Fe Ni Al Ti和Co Cr Fe Ni Al Cu高熵合金在WC表面均有着良好的润湿性,平衡接触角分别为4.10°、7.03°、3.62°和4.88°。2、研究了Co Cr Fe Ni基高熵合金在Si C表面的高温润湿性能。结果表明,试验温度下,Co Cr Fe Ni和Co Cr Fe Ni Al Cu合金熔体在Si C表面的润湿过程分为急剧铺展阶段和缓慢铺展阶段2个阶段,而Co Cr Fe Ni Al和Co Cr Fe Ni Al Ti合金熔体在润湿过程中的接触角一直呈缓慢下降的趋势;Co Cr Fe Ni和Co Cr Fe Ni Al Cu合金熔体在Si C表面有良好的润湿性能（平衡接触角分别为25.28°和26.66°）,而Co Cr Fe Ni Al和Co Cr Fe Ni Al Ti在Si C表面的润湿性能较差（平衡接触角分别为61.81°和68.25°）。3、分析了Co Cr Fe Ni基高熵合金熔体在WC和Si C陶瓷表面的润湿机制。结果表明,Co Cr Fe Ni基高熵合金熔体在WC和Si C陶瓷表面的润湿为反应润湿类型,其中,Co Cr Fe Ni/WC体系中WC基板的溶解对润湿起着重要作用,而Co Cr Fe Ni Al/WC、Co Cr Fe Ni Al Ti/WC和Co Cr Fe Ni Al Cu/WC体系的润湿主要取决于界面反应。四种Co Cr Fe Ni基高熵合金在Si C表面的润湿过程中,不仅有Si C基板的溶解,而且还伴随着反应产物的产生,润湿过程受溶解驱动和反应驱动两种润湿机制的共同影响,其中反应驱动机制占主导作用。4、通过分析Co Cr Fe Ni基高熵合金在WC表面的润湿性能,选择了适用于WC基硬质合金的高熵合金粘结相（Co Cr Fe Ni Al Ti）。采用机械合金化法和真空热压烧结工艺制备了WC-10Co Cr Fe Ni Al Ti硬质合金,对其致密度和力学性能进行了表征,并与WC-10Co进行了比较。结果表明,随烧结温度的增加,WCCo Cr Fe Ni Al Ti硬质合金的致密度呈先减小后增大的趋势。不同烧结温度下制备的WC-Co Cr Fe Ni Al Ti的硬度和断裂韧性均高于WC-Co。其中,在1420℃烧结温度下制备的WC-Co Cr Fe Ni Al Ti具有最高的致密度、硬度和良好的断裂韧性,分别比WC-Co硬质合金提高了0.19%、8.57%和9.25%。
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