H13钢表面激光定向能量沉积Al_xCoCrFeNi_2.1高熵合金的组织与性能
王子乐，李怀博，曾大新，杨伟，史秋月
湖北汽车工业学院 汽车材料学院，湖北 十堰 442002
zleowang@163.com
摘要
AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金凭借优异的强塑性匹配及组织和性能可调优势，在表面工程领域展现出重要应用潜力。然而，现有合金硬度仍未能完全满足热作模具的极端服役要求。为此，针对热作模具表面强化与应用需求，用定向能量沉积方法在H13钢表面制备了多道两层AlxCoCrFeNi_2.1高熵合金涂层，用光学显微镜（OM）、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和电子背散射衍射(EBSD)等手段对涂层的微观组织特征进行表征，并测试涂层的硬度，分析涂层的热稳定性。结果表明，涂层内微观组织均由富CoCrFe元素的FCC相和富AlNi元素的BCC相组成，且第一层FCC相占比多于第二层。随着Al元素含量的增加，FCC相占比减少。涂层组织随Al含量的变化而发生改变，当x从1.0增加至1.3时，第一层微观组织由呈柱状的FCC相及分布在其晶间的BCC相，转变为呈柱状的BCC相及分布在其晶间的FCC相；第二层则从FCC与BCC两相交替的片层共晶组织，转变为呈胞状的BCC相及分布在其晶间的FCC相。涂层硬度随着Al含量的增加而提高。在500～800 ℃下退火时，涂层硬度随温度升高先升高后下降，700 ℃时硬度最高，x=1.3时达到479.7 HV。且在700 ℃与800 ℃下保温6 h后的涂层硬度都明显高于H13钢基体。以上分析可知，随着Al_xCoCrFeNi_2.1合金涂层中Al含量增加，BCC相增加，从而使涂层的硬度升高；在700℃下的退火处理可显著提高涂层硬度；涂层的热稳定性优于H13钢。
关键词：激光熔覆；高熵合金；H13钢；Al_xCoCrFeNi_2.1；显微组织；热稳定性
 

激光熔覆；高熵合金；H13钢；AlxCoCrFeNi2.1；显微组织；热稳定性