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高熵合金是近几年来研发出的一种多主元新型合金,其设计理念打破了传统合金以一种或两种元素为主元的合金设计思路。在高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应、鸡尾酒效应等的共同作用下,使高熵合金具有一些传统合金所无法比拟的优异性能。如高强度、高硬度、高耐磨性、高耐蚀性、高温抗软化性等,成为在材料科学和凝聚态物理领域中继大块非晶合金之后又一个新的研究热点,具有良好的发展潜力和应用前景。本文通过放电等离子烧结技术制备了AlXrCo2-XFeNi(X=1.0,1.2,1.4,1.6)系高熵合金以及 AlCrCoFeNi+TiCy(y=0%vol,5%vol,10%vol,15%vol)高熵合金复合材料。然后通过XRD、SEM、TEM等研究了合金的组织形貌,并进行了硬度、抗压强度、耐磨性、耐蚀性等性能的测定。探讨了不同Al与Co原子摩尔比以及不同TiC体积分数对组织和性能的影响。研究结果如下:(1)Al与Co原子摩尔比对AlXCrCo2-XFeNi系高熵合金的相组成和显微组织结构有明显的影响。随着Al与Co摩尔比的增加,其显微组织结构由富Fe、Cr的面心立方(FCC)结构转变为富Ni、Al的体心立方(BCC)结构;当x=1.0,1.2,1.4和1.6时,AlXCrCo2-XFeNi系高熵合金的晶体结构分别为:FCC+σ+无序BCC+有序BCC结构,σ+无序BCC+有序BCC结构,无序BCC+有序BCC结构,无序BCC+有序BCC结构。其中晶粒内部的细小尺度的有序BCC结构相与无序BCC结构相是呈周期性排列、相间分布的。(2)Al与Co原子摩尔比的增大,对材料的硬度和强度等力学性能有了明显改善。当x=1.0时,AlCrCoFeNi样品由于相对较软的FCC结构相的存在,合金的显微硬度较低,磨损表面有明显的塑性变形。当x=1.2时,Al1.2CrCo0.8FeNi合金中FCC结构相消失,由于硬质金属间化合物σ相的存在,所以合金具有较高的硬度,但是塑性较低。当Al与Co原子摩尔比增加到1.4和1.6时,Al1.4CrCo0.6FeNi合金和Al1.6CrCo0.4FeNi合金试样的硬度值分别增加到HV0.05543和HV0.05561。随着Al与Co摩尔比的增加,合金的耐磨性能是逐步提升的。进行抗压试验分析,四种合金的断裂机制均为脆性断裂,与AlCrCoFeNi合金、Al1.2CrCo0.8FeNi合金和Al1.6CrCo0.4FeNi合金相比,Al1.4CrCo0.6FeNi合金展现出良好的综合力学性能。通过对AlCrCoFeNi合金、Al1.2CrCo0.8FeNi合金和Al1.4CrCo0.6FeNi合金的电化学测试发现三种合金的腐蚀机理均为亚稳态点蚀。随着Al与Co原子摩尔比的增加,腐蚀表面上的腐蚀坑越来越多,而且腐蚀电流密度也随之变大。因此,三种合金的耐蚀性顺序为:AlCrCoFeNi 合金>Al1.2CrCo0.8FeNi 合金>Al1.4CrCo0.6FeNi 合金。(3)通过外加TiC颗粒的方式虽然没有改变AlCrCoFeNi基复合材料的物相种类,但是改变了某些物相的相对体积分数。晶粒尺寸随着TiC体积分数的增加越来越小。TiC颗粒在样品中呈团聚的不规则形状,并且分布不均匀,主要分布在晶界处。AlCrCoFeNi+TiCy系复合材料的晶界处仍然是富集Fe、Cr金属元素,贫Ni、Al金属元素的FCC结构相;晶粒内部是周期性排列的、细小尺度的有序BCC结构相与无序BCC结构相相互连接组成的,部分有序BCC结构相与无序BCC结构相以及FCC结构相与BCC结构相之间夹杂着硬质σ相。AlCrCoFeNi+TiCy系复合材料的显微硬度随着外加TiC体积分数的增大而增大。除此之外,晶界对塑性变形起着阻碍作用。晶粒细化使晶界增多,对材料塑性变形的阻碍作用就越大,材料的强度、硬度也就越高。因此,随着TiC体积分数增加,AlCrCoFeNi+TiCy系复合材料的耐磨性也随之提高。