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为了获得高耐磨、优良高温抗软化和抗氧化的高速切削刀具涂层材料,本文从平均原子半径和平均价电子浓度的角度,并结合高熵合金固溶体热力学经验判据和Miedema金属间化合物形成焓计算规则,设计了类Mo型高熔点高熵合金成分。采用激光熔覆技术在M2工具钢表面制备MoFexCrTiWAl Nby高熵合金涂层。在此基础上,首先,研究了激光工艺参数对涂层组织及性能的影响规律,揭示涂层各相形成机理及高硬度高耐磨性增强机制。其次,研究了MoFeCrTiWAlNb涂层高温组织结构演变规律,阐明涂层抗高温软化机制;最后,通过同时改变Fe和Nb含量,研究了Fe和Nb对MoFexCrTiWAl Nby高熵合金涂层的组织结构及性能的影响规律,优化了类Mo型高熵合金涂层成分,并研究Mo Fe1.5Cr Ti WAl Nb1(以下简称Fe1.5Nb1)高熵合金涂层在相同时间不同退火温度及相同退火温度不同退火时间条件下组织结构及性能演化规律,考察了其高温热稳定性和抗氧化性能。获得主要结论如下:(1)采用光纤激光制备高熵合金涂层,研究结果表明,选用光纤激光器能量分布均匀的矩形光斑制备的涂层稀释率较低,裂纹较少,显微组织均匀。最优激光熔覆工艺参数为:P=3.0 k W,v=4 mm/s,矩形光斑尺寸2 mm×10 mm。涂层主要物相为BCC+C14-Laves+MC+未熔W颗粒相。高熵合金涂层具有较高的室温硬度(~820 HV)。涂层室温下也表现出优良的耐磨性,其磨损机制主要为磨粒磨损。(2)MoFeCrTiWAlNb高熵合金涂层在700℃退火4h后硬度达到最大值,且表现出最优的耐磨性。涂层中BCC基体相从600℃开始发生脱溶析出C14-Laves相。涂层枝晶组织在1000℃以下保持着良好组织稳定性。而涂层在1000℃长时间保温后,枝晶区域逐渐发生失稳分解。同时,未熔W颗粒在1000℃长时间保温下会发生缓慢溶解,但扩散区由于高浓度的W和Fe所形成的有序相,会增大其开裂敏感性。(3)通过同时调节Fe和Nb含量,制备了系列MoFexCrTiWAl Nby(x=1,1.5,2;y=1,1.5,2)类Mo型高熵合金涂层。涂层中的物相并不随Fe和Nb含量的改变而发生变化,但随着Nb含量增加,涂层中C14相数量明显上升,且显微组织随着Nb含量增加逐渐由胞状树枝晶向共晶和过共晶组织转变。同时随着C14相的增多,涂层裂纹数量显著升高。其中,Fe1.5Nb1高熵合金涂层具有均匀的显微组织、低的开裂敏感性以及极高的平均显微硬度(913.5 HV),其枝晶纳米硬度为9.83 GPa,晶间纳米硬度为8.39 GPa。(4)Fe1.5Nb1涂层600℃开始退火,从BCC基体相中不断析出C14相。其中在650℃退火时,涂层内部C14相颗粒的尺寸和体积分数达到最优的分配,表现出最高的硬度和耐磨性。Fe1.5Nb1涂层在800℃具有优良的抗高温软化性能。(5)Fe1.5Nb1高熵合金涂层在800℃下,其表面会形成致密且稳定性好的氧化膜,表现出优异的抗高温氧化特性。另外,随着保温时间的延长,涂层晶间BCC相中脱溶析出的Laves相不断粗化,内应力不断减小,第二相强化效果基本消失,导致显微硬度和耐磨性能发生明显下降,且磨损机制由磨粒磨损和氧化磨损向黏着磨损转变。