合金元素Mo對高熵合金微觀組織的影響規(guī)律

畢業(yè)論文合金元素Mo對高熵合金微觀組織的影響規(guī)律102018126潘玉超機(jī)械工程系學(xué)生姓名： 學(xué)號： 材料成型及控制工程系 部： 梁紅玉專 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 二一四年六月 誠信聲明 本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的，在完成論文時所利用的一切資料均已在參考文獻(xiàn)中列出。 本人簽名： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書設(shè)計（論文）題目： 合金元素Mo對高熵合金微觀組織的影響規(guī)律 系部 機(jī)械工程系 專業(yè)： 材料成型及控制工程 學(xué)號： 102018126 學(xué)生： 潘玉超 指導(dǎo)教師（含職稱）： 梁紅玉（教授）專業(yè)負(fù)責(zé)人： 趙躍文 1設(shè)計（論文）的主要任務(wù)及目標(biāo)主要任務(wù)是制備AlCrCoFeNiMoTiSi八主元高熵合金試樣。按摩爾比 1:1:1:1:1:X:0.75:0.25配置合金；通過用金相顯微鏡觀察分析試樣的微觀組織，探討合金元素Mo對高熵合金微觀組織的影響規(guī)律。2設(shè)計（論文）的基本要求和內(nèi)容 1.了解高熵合金研究的背景，目的及意義。 2.了解熔煉高熵合金的過程以及其元素配比。 3.掌握金相顯微鏡設(shè)的原理、操作，了解其注意事項(xiàng)。 4.觀察分析高熵合金的微觀組織，找出影響規(guī)律。 5.整理材料，撰寫論文。3主要參考文獻(xiàn) 1 張勇,周云軍,陳國良J.快速發(fā)展中的高熵溶體合金; 物理學(xué)和高新技術(shù);物理37卷( 2008年) 8期 第600頁。 2劉寧，張艷，秦亮J.一種新型耐磨材料高熵合金;材料導(dǎo)報 2012 年11第 26卷專輯20 第300頁。 3高家誠，李銳J.高熵合金研究的新進(jìn)展 2008 年第7 期( 39) 卷4進(jìn)度安排設(shè)計（論文）各階段名稱起 止 日 期1了解高熵合金概況2014年3月8日2014年3月31日2掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)備操作，完成論文大綱的編排2014年4月1日2014年4月30日3制備高熵合金試樣2014年5月1日2014年5月20日4將各個實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)，找出規(guī)律2014年5月21日2014年5月31日5整理資料，撰寫論文，準(zhǔn)備答辯2014年6月1日2014年6月10日第 頁 共 頁 合金元素Mo對高熵合金材料微觀組織影響規(guī)律 摘 要:傳統(tǒng)合金的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，組成合金的金屬元素多于5種之后，會形成諸多結(jié)構(gòu)復(fù)雜的脆性金屬間化合物，惡化合金性能。然而近年來，研究者們發(fā)現(xiàn)，將5種或5種以上的金屬元素按等摩爾比或近等摩爾比混合在一起，不區(qū)分主要元素，熔煉得到的合金具有顯微結(jié)構(gòu)簡化、不傾向于出現(xiàn)金屬間化合物、具有納米析出物與非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)特征，具有高強(qiáng)度、高硬度、耐回火軟化、耐磨等性能特性1?，F(xiàn)有傳統(tǒng)合金還沒有哪種合金可以同時具備以上優(yōu)異性能。本論文選取Al、Cr、Co、Fe、Ni、Mo、Ti、Si不種常用的金屬元素，通過改變元素Mo的摩爾含量研究該系列合金的微觀組織的變化規(guī)律。采用氬氣保護(hù)真空電弧爐熔煉合金，運(yùn)用顯微金相照相儀等手段對鑄態(tài)高熵合金進(jìn)行微觀組織的分析。關(guān)鍵詞： 高熵合金， 熱處理， 微觀組織Mo alloy elements on the microstructure of high entropy alloys are studied ABSTRACT ：Of the development experience of traditional alloy alloy metal elements more, can form many complex brittle intermetallic compound, alloy worse performance. In recent years, however, the researchers found that five or more than 5 kinds of metal elements in such as mole ratio or nearly mole ratio of mixed together, do not distinguish between the main elements, melting of alloy microstructure with simple, dont tend to appear intermetallic compound, with precipitation And amorphous structure, the structure characteristics, such as high strength, high hardness, temper softening resistance, abrasion resistance and other performance characteristics1. Existing traditional alloy is not what kind of alloy can have more excellent performance at the same time. This paper select Al, Cr, Co, Fe, Ni, Mo, Ti, Si not common metal elements, by changing the element Mo molar content of study the change rule of microstructure of the alloy series. With argon gas protection vacuum arc furnace smelting alloy, using microscopic metallographic camera device, the analysis of scanning electron microscopy (sem) such as analysis of as-cast microstructure of high entropy alloys.Keywords: high entropy alloys ， overheating treatment ，microstructure第 II頁 共 頁 目 錄1 緒論11.1 概述11.2 選題的背景、研究的目的和意義11.3 高熵合金的發(fā)展概況31.4 高熵合金及理論依據(jù)41.4.1 高熵合金的定義41.4.2 高熵合金理論依據(jù)51.5 高熵合金的特點(diǎn)與性能61.5.1 特點(diǎn)61.5.2 性能71.6 高熵合金的應(yīng)用領(lǐng)域101.7 高熵合金研究現(xiàn)階段存在的問題131.8 本課題研究的主要內(nèi)容131.9 小結(jié)142 試驗(yàn)方法及步驟142.1 高熵合金的制備方法152.1.1 真空電弧爐熔煉152.1.2 高頻感應(yīng)爐加熱熔煉172.1.3 激光熔覆技術(shù)172.1.4 高頻感應(yīng)熔覆加熱技術(shù)172.1.5 磁控濺射技術(shù)182.1.6 熱噴涂技術(shù)182.2 合金的成分設(shè)計182.2.1 合金的成分設(shè)計182.2.2 高熵合金組織結(jié)構(gòu)的影響因素192.3 試樣的制備202.3.1 原料的稱重202.3.2 高熵合金試樣的熔煉212.3.3 試樣的鑲嵌232.3.4 試樣的拋光242.4 金相分析252.4.1試驗(yàn)機(jī)機(jī)構(gòu)介紹252.4.2 金相圖282.5 小結(jié)293 AlCrCoFeNiMoTiSi 高熵合金微觀組織的結(jié)構(gòu)分析303.1 多主元效應(yīng)303.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析314 結(jié)論34參考文獻(xiàn)35致謝37第 頁 共 頁 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1 緒論1.1 概述 高熵合金的提出是基于20 世紀(jì)90 年代大塊非晶合金的研發(fā)，高熵合金合金元素數(shù)目n5，其中每個主要元素原子百分含量皆不超過35%，因此高熵合金不像傳統(tǒng)合金有一個含量大于50%的元素。由于傳統(tǒng)合金以一種或兩種金屬為主要組元， 并通過添加其他合金元素而形成，因此合金的結(jié)構(gòu)、性能受限于主元素。高熵合金的出現(xiàn)打破這一局限，不再采用以單一組元為主， 而采用多種主要元素的方式制備合金2。主要元素的增多使合金產(chǎn)生高熵效應(yīng)，晶體結(jié)構(gòu)傾向于形成簡單體心或簡單面心結(jié)構(gòu)，同時可能伴有晶間化合物生成，甚至在鑄態(tài)就會析出納米晶，從而起到固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化效果，使高熵合金的性能比傳統(tǒng)合金具有較大優(yōu)勢。 研究發(fā)現(xiàn), 高熵合金因具有較高的熵值和原子不易擴(kuò)散的特性, 容易獲得熱穩(wěn)定性高的固溶相和納米結(jié)構(gòu), 甚至非晶結(jié)構(gòu), 不同的合金具有不同的特性, 其表現(xiàn)優(yōu)于傳統(tǒng)合金。多主元高熵合金是一個可合成、可加工、可分析、可應(yīng)用的新合金世界。高熵合金的元素種類不同，其力學(xué)性能，微觀組織結(jié)構(gòu)也會有所變化，故研究高熵合金具體元素的特性也是很有必要，具有很高的學(xué)術(shù)研究價值和很大的工業(yè)發(fā)展?jié)摿?。本文以AlCrCoFeNiMoTiSi八主元的高熵合金為例，研究元素Mo對高熵合金材料的微觀組織的影響規(guī)律。1.2 選題的背景、研究的目的和意義 材料、信息、能源被稱為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的三大支柱，而材料又是一切技術(shù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。任何新的技術(shù)成就，莫不依賴與各種相互匹配的新型材料，而新型材料中金屬材料是其重要方面。例如航天、航空工業(yè)所需要的高溫合金，核工業(yè)的核燃料、核反應(yīng)堆材料，現(xiàn)代信息技術(shù)使用的硅、鍺等半導(dǎo)體材料、新型磁性材料等。由于這些新技術(shù)的發(fā)展有推動研制新的材料品種和發(fā)展新的冶金生產(chǎn)工藝和裝備。由此可見，金屬材料的開發(fā)和研究是科學(xué)技術(shù)的一個基本領(lǐng)域。傳統(tǒng)合金系統(tǒng)約有30種，其在特性上已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的境界，但在許多方面仍然無法滿足設(shè)計的需求，所以近年來，有更多的努力欲尋求突破，開發(fā)出了一些新的材料。如介金屬材料、金屬基復(fù)合材料、金屬玻璃和無鉛焊錫等。介金屬材料主要為：NiAl、Ni3A1、Ti3Al、TiA1、FeAl、Fe3Al等。這種材料具有高剛性密度比、高溫強(qiáng)度密度比以及抗氧化性能，但是它的延性和韌性都極差，因此開發(fā)了近20年，尚未能有具體突破，僅有極少量的應(yīng)用；金屬基復(fù)合材料是以Al、Ti為基材，氧化物及碳化物為強(qiáng)化相復(fù)合而成的金屬材料。它具有高剛性、耐溫性和耐磨性的優(yōu)點(diǎn)，但是也有極為明顯的缺點(diǎn)，如它的強(qiáng)化相難以均勻分布、含孔洞、低韌性，使用可靠度也比較低，因此未能取代鈦合金及其他結(jié)構(gòu)材料；金屬玻璃和無鉛焊錫也由于存在這樣或那樣的不足，未能大量使用于實(shí)際。 高熵合金被認(rèn)為是最近幾十年來合金化理論的三大突破之一 , 是一個可合成、分析、控制的合金新世界, 可用來開發(fā)大量的高技術(shù)材料, 而且適用于傳統(tǒng)的加工工藝。傳統(tǒng)合金發(fā)展到20 世紀(jì)末已經(jīng)趨于成熟及飽和，在這一框架內(nèi)，很難再創(chuàng)造新的合金系統(tǒng)。高熵合金作為傳統(tǒng)合金以外的合金世界， 高熵效應(yīng)使其微結(jié)構(gòu)趨于簡單化； 遲緩擴(kuò)散效應(yīng)促進(jìn)其納米化和非晶化；雞尾酒效應(yīng)帶來多元化，使高熵合金的系統(tǒng)構(gòu)架遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)合金。多主元高熵合金表現(xiàn)出與傳統(tǒng)合金不同的特性，而且通過不同的元素搭配可獲得種類繁多的新型合金，因此具有豐富的應(yīng)用潛能和廣闊的應(yīng)用前景。然而，目前對高熵合金形成過程的機(jī)理研究仍較少。實(shí)際上現(xiàn)有的一些高熵合金體系也只是通過所謂“雞尾酒”式的方法調(diào)配而成，相關(guān)研究大多集中于高熵合金的微觀組織及硬度、耐磨性、耐蝕性，還沒有形成指導(dǎo)合金元素選擇的科學(xué)理論。學(xué)者們還需進(jìn)一步研究高熵合金的微觀組織結(jié)構(gòu)，進(jìn)行相分析及電化學(xué)性能、磁性能的測定，以建立合金元素選擇理論、凝固結(jié)晶理論以及熱處理理論等4。 目前制備高熵合金的方法主要有熔鑄法、粉末冶金法。隨著研究的深入進(jìn)行，一些新的方法如真空鍍膜法也可用來制備高熵合金。高熵合金為21 世紀(jì)提供了一個嶄新的研究領(lǐng)域。雖然目前對高熵合金多元體系研究還相對較少，而且研究表明，還有一些其他方面會對高熵合金性能產(chǎn)生顯著影響。所以對高熵合金的合金化過程機(jī)理的研究也相對較少。但高熵合金在學(xué)術(shù)上前瞻性及應(yīng)用潛力的多元化足以為其提供無數(shù)的機(jī)會和挑戰(zhàn)。多組元高熵合金的設(shè)計自由度很大,可選擇的合金元素多種多樣. 利用這些元素不但可配成同類或異類不同元素、不同特性的多組元高熵合金,還可添加微量元素(包括類金屬元素如C, Si等)以改善合金的組織與性能.高熵合金擁有很多優(yōu)異的特性, 并可通過適當(dāng)?shù)某煞衷O(shè)計進(jìn)行強(qiáng)化.高熵合金的實(shí)際應(yīng)用除可利用其良好的力學(xué)性能外, 還可利用其光學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)等各種物理、化學(xué)特性1。 目前高熵合金的研究還在起步階段,從2004 年至今, 尚未獲得具有實(shí)際用途的新合金?，F(xiàn)有工作已經(jīng)證明: 高熵合金作為一個新興的材料研究天地, 它不但是一個可合成、加工、分析和應(yīng)用的新合金世界, 也是一個具有很高學(xué)術(shù)研究價值以及工業(yè)發(fā)展?jié)摿Φ呢S富寶藏.同時傳統(tǒng)合金工業(yè)的升級及高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也將為高熵合金開辟廣闊的發(fā)展空間, 對傳統(tǒng)冶金和鋼鐵行業(yè)的提升和社會價值的創(chuàng)造具有重要意義。1.3 高熵合金的發(fā)展概況 人們通常根據(jù)材料的使用, 將人類生活的時代劃分為石器時代、青銅器時代、鐵器時代, 由此可見, 金屬材料的發(fā)展對人類文明有著極大的影響。而今, 隨著航空、航天、電子、通信等技術(shù)以及機(jī)械、化工、能源等工業(yè)的發(fā)展, 對材料的性能提出越來越高、越來越多的要求, 傳統(tǒng)的單一材料已不能滿足使用要求, 于是人類跨入了人工合成材料的新時代, 其中, 金屬材料由原來的純金屬發(fā)展為合成金屬。合金是由n 種金屬或金屬與非金屬, 經(jīng)熔煉、燒結(jié)或其他方法組合而成具有金屬特性的材料。目前, 人類已開發(fā)使用的實(shí)用合金系共有三十余種, 大多數(shù)合金系統(tǒng)都是以一種金屬元素為主, 添加不同合金元素而產(chǎn)生不同的合金, 例如以鋁為主的鋁合金, 以鐵為主的鋼鐵材料, 以鈦為主的鈦合金等5。20 世紀(jì)50 年代發(fā)展的二元基金屬間化合物也是以1 2 種金屬為基礎(chǔ)的合金; 20 世紀(jì)60年代發(fā)展起來的非晶合金作為一種新型的合金具有優(yōu)良的特性和廣泛的應(yīng)用潛能, 但仍舊是以1 2 種金屬為基礎(chǔ)來發(fā)展的。1995 年中國臺灣學(xué)者葉均蔚等。突破材料設(shè)計的傳統(tǒng)觀念提出了新的合金設(shè)計理念, 制備多主元高熵合金或稱多主元高亂度合金。研究發(fā)現(xiàn), 高熵合金因具有較高的熵值和原子不易擴(kuò)散的特性, 容易獲得熱穩(wěn)定性高的固溶相和納米結(jié)構(gòu),甚至非晶結(jié)構(gòu), 不同的合金具有不同的特性, 其表現(xiàn)優(yōu)于傳統(tǒng)合金。，目前對高熵合金形成過程的機(jī)理研究仍較少。實(shí)際上現(xiàn)有的一些高熵合金體系也只是通過所謂“雞尾酒”式的方法調(diào)配而成，相關(guān)研究大多集中于高熵合金的微觀組織及硬度、耐磨性、耐蝕性，還沒有形成指導(dǎo)合金元素選擇的科學(xué)理論。學(xué)者們還需進(jìn)一步研究高熵合金的微觀組織結(jié)構(gòu)，進(jìn)行相分析及電化學(xué)性能、磁性能的測定，以建立合金元素選擇理論、凝固結(jié)晶理論以及熱處理理論等3。 阻礙合金向多元方向發(fā)展的主要原因是: 傳統(tǒng)合金的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)告訴我們, 雖然可以通過添加特定的少量合金元素來改善性能, 但合金元素種類過多會導(dǎo)致很多化合物尤其是脆性金屬間化合物的出現(xiàn), 從而導(dǎo)致合金性能的惡化, 如變脆等。此外, 也給材料的組織和成分分析帶來很大困難, 因此添加合金元素的種類應(yīng)越少越好。 目前制備高熵合金的方法主要有熔鑄法、粉末冶金法。隨著研究的深入進(jìn)行，一些新的方法如真空鍍膜法也可用來制備高熵合金?？傊哽睾辖鹗且粋€嶄新的領(lǐng)域，其發(fā)展前景值得關(guān)注6。1.4 高熵合金及理論依據(jù)1.4.1 高熵合金的定義 多主元高熵合金由n種金屬或金屬與非金屬, 經(jīng)熔煉、燒結(jié)或其他方法組合而成具有金屬特性的材料。從目前的研究狀況來看, 為了獲得較高的熵值,高熵合金的主要組元都大于5 種, 組元的原子分?jǐn)?shù)一般不超過35% 。 熵是熱力學(xué)上代表混亂度的一個參數(shù), 混亂度越大, 熵就越大。一個物質(zhì)系統(tǒng)的熵包括: 組態(tài)熵、混合熵、振動熵和磁性熵。對于高熵合金而言, 混合熵扮演了一個十分重要的角色。根據(jù)玻爾茲曼關(guān)于體系的熵值和它內(nèi)部粒子混亂度之間定量關(guān)系的假設(shè)根據(jù)混合熵的大小, 一般將合金劃分為低熵、中熵和高熵合金。若合金中每種元素都是等摩爾比, 一般將一種主元的合金稱為低熵合金; 二至四種主元的合金稱為中熵合金, 五種及以上主元的合金稱為高熵合金7。 “高熵合金”的概念由臺灣學(xué)者葉均蔚于1995年提出。高熵合金含有多種主要元素，其中每種主元均具有較高摩爾分?jǐn)?shù)，但不超過35，因此沒有一種元素含量能占有50以上，這種合金是由多種元素共同表現(xiàn)特色，擺脫了傳統(tǒng)合金以一種金屬元素為主的觀念。一般認(rèn)為，合金元素種類較多時易產(chǎn)生金屬間化合物，使合金性能變差。Gibbs相律認(rèn)為由種元素組成的合金系統(tǒng)所能產(chǎn)生的平衡相數(shù)，而當(dāng)非平衡凝固時形成的相數(shù)。然而葉均蔚對高熵合金的研究結(jié)果與此不一致，發(fā)現(xiàn)多主元高熵合金凝固后所得相數(shù) 遠(yuǎn)小于，合金中不僅沒有形成數(shù)目眾多的金屬間化合物，反而形成了簡單的結(jié)晶相甚至非晶質(zhì)，這一特性決定了高熵合金具有廣闊的應(yīng)用空間8。如圖1.1圖 1.1 等摩爾比合金的摩爾混合熵Smmix 和組元數(shù)n 的關(guān)系Fig. 1 The relation between mixing entropy and number of components in alloys91.4.2 高熵合金理論依據(jù) 熵是熱力學(xué)上代表混亂度的一個參數(shù), 混亂度越大, 熵就越大. 一個物質(zhì)系統(tǒng)的熵, 包括原子排列混合熵以及原子振動組態(tài)、電子組態(tài)、磁矩組態(tài)等所貢獻(xiàn)的熵. 對于合金而言, 合金熵的計算以原子排列的混合熵為主.根據(jù)玻爾茲曼關(guān)于熵變與系統(tǒng)混亂度的假設(shè),對于一個包含N 種元素的等原子比合金體系, 從純元素狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殡S機(jī)互溶狀態(tài)的混合熵的增量為Smix = RlnN, (1)式中R = 8. 31 J/K mol表示氣體常數(shù).圖1為根據(jù)上述混合熵增量方程計算得到的混合熵與等原子比合金中組元數(shù)的函數(shù)關(guān)系. 在圖1中, 在隨機(jī)互溶狀態(tài)下, 二元等原子比合金與五元等原子比合金的混合熵分別為5. 76 J/K mo l和13. 37J/K mo.l對于有序金屬間化合物, 由于原子之間的混合方式非常有限, 所以其混合熵應(yīng)該小一些.根據(jù)圖1的特點(diǎn), 高熵合金傾向于設(shè)計成為包含5種到13種金屬元素的多主元合金系統(tǒng). 之所以把5種元素作為下限是考慮到包含5種元素的多主元合金系統(tǒng)的混合熵已經(jīng)足夠抵消大多數(shù)合金系統(tǒng)的混合焓,從而確保固溶體相的生成. 而當(dāng)元素超過13種時, 圖1.2 中的曲線趨于穩(wěn)定, 這表示增加組元個數(shù)并不會大幅度地增加合金系統(tǒng)的混合熵6。 圖 1.2 為等離子比合金按正則溶體得到的混合熵和組元數(shù)N 的關(guān)系, 縱坐標(biāo)的單位R為氣體常數(shù), R= 8. 31J /K. m ol 高熵合金可以設(shè)計成等原子比合金或近等原子比合金, 也就是說, 高熵合金中每種組元元素的原子分?jǐn)?shù)不一定完全相等, 不過應(yīng)該介于5% 和35% 之間, 按照這樣的標(biāo)準(zhǔn)就可以極大地擴(kuò)展可能的高熵合金系統(tǒng)的種類.根據(jù)上面給出的高熵合金的定義, 可以根據(jù)隨機(jī)互溶狀態(tài)的混合熵把整個合金系統(tǒng)粗略地分為三類, 即:( 1)以1種或2種元素為主要組成元素的低熵合金;( 2)包含2種到4 種主要元素的中熵合金(常用合金) ;( 3)包含至少5種主要組成元素的高熵合金,如圖1.3所示. 圖 1.3 以混合熵劃分的合金世界 值得注意的是, 所謂隨機(jī)互溶狀態(tài)是指在液態(tài)溶液或高溫固溶體狀態(tài)下, 能量足夠高從而使得不同的元素能夠隨機(jī)占據(jù)結(jié)構(gòu)中的位置. 因此, 高熵合金是指具有隨機(jī)互溶狀態(tài)導(dǎo)致的高熵特征的包含多種主要組成元素的合金類型 。由此可見, 多組元高熵合金的設(shè)計自由度很大,可選擇的合金元素多種多樣。利用這些元素不但可配成同類或異類不同元素、不同特性的多組元高熵合金, 還可添加微量元素(包括類金屬元素如C, Si等)以改善合金的組織與性能10。 1.5 高熵合金的特點(diǎn)與性能1.5.1 特點(diǎn)（1）和傳統(tǒng)多主元合金可能形成種類繁多的金屬間化合物及復(fù)雜相相比， 高熵合金的顯微結(jié)構(gòu)是各種元素互溶形成的單一結(jié)構(gòu)， 如簡單體心立方結(jié)構(gòu)和簡單面心立方結(jié)構(gòu)。在鑄態(tài)和完全回火狀態(tài)下， 高熵合金能夠析出納米相和非晶質(zhì)強(qiáng)化合金多項(xiàng)力學(xué)性能、電化學(xué)性能和物理性能。（2）高熵合金和傳統(tǒng)合金在性能上相比， 最顯著的特點(diǎn)就是高熵合金可以同時擁有極高的硬度、耐溫性及耐蝕性， 而據(jù)現(xiàn)在所知的任何一種傳統(tǒng)合金，都不能在熔鑄后集這三種性能為一體。（3）高熵合金具有極大的混亂度，特別是在高溫下，其混亂度將會更大。據(jù)合金自由能的越低，則合金系統(tǒng)越趨于穩(wěn)定的原則，高熵合金在高溫下的穩(wěn)定性依然高，固溶強(qiáng)化依然存在。因此合金擁有極度的高溫強(qiáng)度。研究表明，高尚接近在1000的高溫下進(jìn)行長時間的熱處理后，硬度不降反升，與傳統(tǒng)的合金形成了鮮明對比。（4）高熵合金以簡單的BCC和FCC結(jié)構(gòu)固溶體存在時，由于組員元素之間在原子半徑，晶體結(jié)構(gòu)等方便存在差異，高熵合金的固溶強(qiáng)化會產(chǎn)生強(qiáng)效，導(dǎo)致位錯在合金內(nèi)部難以進(jìn)行，因此合金的硬度和強(qiáng)度都較高。而當(dāng)高熵合金以非結(jié)晶結(jié)構(gòu)存在時，更是不存在位錯，因此合金性能強(qiáng)。（5）高熵合金的主要組成元素至少5種以上，合金的晶格扭曲十分嚴(yán)重，因此合金物理，化學(xué)性能以及機(jī)械性能也將會產(chǎn)生極大的變化。（6）高熵合金中總是有一些元素，如Al元素，會使合金產(chǎn)生致密的氧化物，而高熵合金通常都具有納米晶，非晶，單相，低自由焓的特性，因此高熵合金的耐腐蝕性能比傳統(tǒng)的合金更優(yōu)秀。 1.5.2 性能（1） 高強(qiáng)度與硬度 高熵合金具有較高的硬度和強(qiáng)度。研究發(fā)現(xiàn)，多數(shù)高熵合金的鑄態(tài)組織硬度為600 900HV（圖1.4為筆者研究的6種高熵合金的硬度分布圖），相當(dāng)于或者大于碳鋼及合金碳鋼完全淬火硬化后的硬度；改變合金元素的含量，還可進(jìn)一步提高合金的硬度。高熵合金由5種以上的主要元素組成，每種元素都發(fā)揮指導(dǎo)作用，因此，高熵合金形成一種“超級固溶體”，若為結(jié)晶相，將發(fā)揮極度的固溶強(qiáng)化效應(yīng)，導(dǎo)致位錯運(yùn)動困難（因?yàn)樗性佣夹纬晒倘芟啵瑢ξ诲e都能造成阻擋作用），強(qiáng)度和硬度都很高；若為非晶態(tài)，因?yàn)闊o位錯存在，所以滑動變形困難，強(qiáng)度更高；若合金中有納米相析出，彌散強(qiáng)化將進(jìn)一步提高合金的硬度和強(qiáng)度。近年來研究鋁（Al）元素對合金影響的結(jié)果已表明，大多數(shù)的高熵合金隨著A l元素含量的增加，合金的硬度和強(qiáng)度將會有顯著的提高。原因?yàn)椋篈l元素為體心立方形成元素，隨著A l元素的增加，體心立方的體積分?jǐn)?shù)增加，硬度增加；其次Al元素的原子半徑較大，含量的增加將引起嚴(yán)重的晶格畸變，顯著增加合金的硬度。 圖 1.4（2） 良好的耐磨性 高熵合金具有良好的耐磨性。研究AlxCoCrCuFeNi高熵合金的粘著磨損行為時發(fā)現(xiàn)，隨著A l元素的增加，合金的硬度提高，磨損機(jī)制為氧化磨損，在合金表面形成的氧化膜有助于抵抗磨損。當(dāng)鋁的含量較低時( x =0.5)，合金由簡單的面心立方（F CC）結(jié)構(gòu)組成，x =1.0時，形成面心立方和體心立方( BCC )的混合結(jié)構(gòu)；在磨損的表面，F(xiàn)CC區(qū)域有深的磨損凹槽，而B C C區(qū)域是光滑的，在光滑區(qū)域，雖然已經(jīng)發(fā)生氧化磨損，但以層狀磨損為主；當(dāng)鋁含量較高時( x =2.0)，合金的硬度提高，產(chǎn)生氧化磨損，氧化膜有助于抵抗磨損，故合金的抗磨損性能提高。（3） 良好的塑性和韌性 高熵合金具有良好的塑性和韌性，特別是當(dāng)合金具有單一面心立方相時，具有非常好的塑性，合金塑性與合金中面心立方相的數(shù)量比成一定的正比關(guān)系。合金FeCoNiCrCuAl0.5經(jīng)50%壓縮率冷壓（即冷壓合金時的塑性變形量達(dá)到50%）后，非但沒有出現(xiàn)任何裂紋，反而在枝晶內(nèi)部出現(xiàn)了納米結(jié)構(gòu)，大小約數(shù)納米到數(shù)十納米，合金硬度得到進(jìn)一步提升；AlCoCrFeNiTi1.59在32%以內(nèi)的壓縮率內(nèi)冷壓，也表現(xiàn)出非常好的延展性。在合金AlXCoCrCuFeNi的研究中，合金的晶粒尺寸越小，單位體積內(nèi)晶界面積增加越多，晶界面積的增加就使晶界滑動及其協(xié)調(diào)過程更加容易進(jìn)行，晶界遷移、晶界滑移有助于塑性變形過程中的應(yīng)力松弛、塑性提高。（4）耐熱性 研究發(fā)現(xiàn)，大部分高熵合金具有比組成元素更高的熔點(diǎn)，高溫下具有極高的硬度和強(qiáng)度。由于高熵合金混亂度大，再加上在高溫下混亂度變得更大，高熵合金無論是結(jié)晶態(tài)還是非晶態(tài)都會變得更加穩(wěn)定，仍然存在固溶強(qiáng)化效應(yīng)，可獲得極高的高溫強(qiáng)度。有研究表明高熵合金具有耐回火軟化性能，在1000退火、24h爐冷到室溫后，其硬度幾乎沒變化，甚至有析出硬化特性。Al0.3CoCrFeNiC0.1高熵合金在700 1000時效處理72h后，合金硬度非但沒有下降，反而有不同程度的提升。而傳統(tǒng)合金如碳鋼淬硬化后有明顯的軟化現(xiàn)象，耐高溫的高速鋼也會在550時發(fā)生軟化。圖5為部分高熵合金經(jīng)過高溫回火（回火溫度為800）后的硬度值。此外，高熵合金在高溫下具有良好的抗氧化性，如AlZnMnSnSbP Mg高熵合金在750下具有良好的抗氧化性，熱重增加率為0.04%，與其對比的純鎂熱重增加率為2.74% 。對于普通高速鋼，如W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2的有效切削加工溫度在600以內(nèi)，溫度再高，刀具會明顯鈍化。此外，高速鋼刃具在獲得高硬度耐磨性的同時，犧牲了鋼材的塑性韌性。鋼材塑性、韌性較差，則刀具常常出現(xiàn)折斷、崩刃等失效形式。而高熵合金在獲得高硬度的同時，還具有較好的塑性、韌性。如圖1.5 圖 1.5 （5）耐腐蝕性 高熵合金有良好的耐腐蝕性能，如表1所示。例如AlFeCuCoNiCrTiX高熵合金在0.5m o l / L的硫酸（H2SO4）溶液中的耐腐蝕性要優(yōu)于304不銹鋼，合金中的鎳（N i）、鉻（Cr）使合金具有耐蝕性，文獻(xiàn)指出銅（Cu）對提高合金的抗還原酸( H2SO4)能力也有很大貢獻(xiàn)，C u能促使鈍化膜的生成，提高腐蝕電位，降低腐蝕電流密度，在H2S O4溶液中容易形成金屬C u、硫化亞銅（Cu2S）或CuSO4.XCu(OH)2來阻擋或減少材料與溶液接觸，提高合金的耐腐蝕性。Al0.3CrFe1.5MnNi合金研究發(fā)現(xiàn)，添加Cr、鉬（Mo）元素可以增加合金的抗孔蝕能力。（6）磁學(xué)性能 通過研究發(fā)現(xiàn) ,利用電化學(xué)共沉積方法制備的非晶態(tài)高熵合金Fe13.8Co28.7N i4.0Mn22.1Bi14.9Tm16.5薄膜呈顆粒狀結(jié)構(gòu)，具有軟磁性能，在300K下該合金薄膜的矯頑力Hc與剩磁強(qiáng)度Mr均為0，飽和磁化強(qiáng)度Ms為0.1emu ；在5K下測得其H c為20O e，Mr為0.005emu，在所用測試磁場強(qiáng)度范圍內(nèi)未達(dá)到飽和磁化強(qiáng)度。結(jié)果表明，該非晶高熵合金具有軟磁材料的顯著特征。對于Ti0.8CrFeCoNiCu合金和TiCrFeCoNiCu合金，其磁化曲線上除了居里溫度外，在19 23K的溫度區(qū)間內(nèi)還出現(xiàn)了超順磁轉(zhuǎn)變的特征溫度閉塞溫度( Blocking Temperature，TB)。雖然TB太低限制了上述2種合金作為超順磁材料的實(shí)用價值，但是提出了采用調(diào)整合金成分的方法來改善其磁學(xué)性能的思路。此外，高熵合金還具有高的電阻率。1.6 高熵合金的應(yīng)用領(lǐng)域 1 高速切削用刀具 高熵合金具有較高的硬度和耐磨性。多數(shù)高熵合金的鑄態(tài)組織硬度為600 900H V，相當(dāng)于或者大于碳鋼及合金碳鋼的完全淬火硬化后的硬度；改變合金元素的含量，還可進(jìn)一步提高合金的硬度。而且高熵合金還通常表現(xiàn)出很高的耐熱性，例如，Al0.3C oC rFeNiC0.1高熵合金在700 1000時效處理72h后，合金硬度非但沒有下降，反而有不同程度的提升。普通高速鋼，如W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2的有效切削加工溫度在600以內(nèi)，溫度再高，刀具會明顯鈍化。此外，高速鋼刃具在獲得高硬度、高耐磨性的同時，犧牲了鋼材的塑性、韌性。鋼材塑性、韌性較差，則刀具常常出現(xiàn)折斷、崩刃等失效形式。而高熵合金在獲得高硬度的同時，具有較好的塑性、韌性。例如FeCoNiCrCuAl0.5經(jīng)50%壓下率冷壓（即冷壓合金時的塑性變形量達(dá)到50）后，非但沒有出現(xiàn)任何裂紋，反而在枝晶內(nèi)部出現(xiàn)了納米結(jié)構(gòu)，大小約數(shù)納米到數(shù)十納米，合金硬度得到進(jìn)一步提升；AlCoCrFeNiTi1.5在32% 以內(nèi)的壓下率內(nèi)冷壓，也表現(xiàn)出非常好的延展性。這么大比例的壓下率，對于高速鋼來說是不可想象的。故而高熵合金應(yīng)用于高速切削刀具的制造具有明顯的優(yōu)勢。此外，磁控濺射法制備高熵合金鍍膜的成功，可以在普通鋼制刀具表面鍍上一層高熵合金薄膜，鍍膜厚度在2.5m以內(nèi)。這樣一來，既可以獲得良好的切削加工性能，又能節(jié)約成本。2 各類工、模具 高熵合金具有高硬度、高耐磨性、高強(qiáng)度及優(yōu)良的耐高溫性能、耐蝕性，使之非常適合制備各類工、模具，尤其是擠壓模和塑料模。例如，AlCoCrFeNiTi1.5的抗壓強(qiáng)度高達(dá)2.22GPa，含有Cr或Al的高熵合金具有高達(dá)1100的優(yōu)異抗氧化性能。普通模具鋼則無法兼顧耐磨性、耐蝕性、耐高溫性及良好的塑性。3 高爾夫球頭 高硬度、高耐磨性和較低的彈性模量，使高熵合金非常適合制作高爾夫球頭打擊面。高熵合金制成的高爾夫球頭，可以在保證球頭打擊面具有較長使用壽命的同時，將球擊打得更遠(yuǎn)，從而提升產(chǎn)品檔次，增加產(chǎn)品附加值。4 超高大樓的耐火骨架 美國“911”事件中，雙塔的整體坍塌很大程度上是因?yàn)榇髽枪羌茕摻钍軣岷髲?qiáng)度急劇下降，從而無法負(fù)荷大樓重量所致。隨著土地資源的緊缺，國內(nèi)外修建超高大樓的案例將越來越多，因而超高大樓的耐火安全性正引起人們越來越多的重視。高熵合金具有極高的抗壓強(qiáng)度13和優(yōu)良的耐高溫性能，用做超高大樓的耐火骨架，可以使大樓在發(fā)生意外火災(zāi)而導(dǎo)致樓體溫度較高時保持原有的承重能力，保證大樓的安全，減少人員和財產(chǎn)的損失。5 化學(xué)工程、船舶的耐蝕高強(qiáng)度材料 高熵合金的耐蝕性優(yōu)異。室溫條件下，高熵合金Cu0.5NiAlCoCrFeSi在1mol/ L的NaCl和0.5mol/L的H2SO4溶液中的耐蝕性比304不銹鋼（相當(dāng)于我國鋼號中的OCr18N i9）還要好；CuAlNiCrTiSi合金在5%的H C l溶液中比304不銹鋼更加耐蝕，在10%的N a O H溶液中也遠(yuǎn)比A309鋁合金耐蝕。因此，高熵合金可廣泛用于耐高壓、耐腐蝕化工容器及船舶上的高強(qiáng)度耐蝕件。6 渦輪葉片 高熵合金良好的塑性使其易于制成渦輪葉片，而其優(yōu)良的耐蝕性、耐磨性、高加工硬化率及耐高溫性能，可保證渦輪葉片長期、穩(wěn)定地工作，提高服役安全性，減少葉片的磨損、腐蝕失效。7 電子器件、通訊領(lǐng)域 高熵合金具有軟磁性及高電阻率，因而在高頻通訊器件中有很大的應(yīng)用潛力?？捎靡灾谱鞲哳l變壓器、馬達(dá)的磁芯、磁屏蔽、磁頭、磁碟、磁光碟、高頻軟磁薄膜以及喇叭等。8 其它 高熵合金集眾多優(yōu)異性能于一身，可以應(yīng)用的工業(yè)領(lǐng)域非常廣闊。除了上面提到的領(lǐng)域外，高熵合金還可用作焊接材料、熱交換器及高溫爐的材料等。高熵合金的非晶形成能力較強(qiáng)，某些高熵合金能在鑄態(tài)組織中形成非晶相5-6。而傳統(tǒng)合金要獲得非晶組織，需要極大的冷卻速度將液態(tài)原子無規(guī)則分布的組織保留到室溫。非晶態(tài)金屬的研究是近年來才興起的，由于結(jié)構(gòu)中無位錯，具有很高的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性、耐蝕性及特殊的磁學(xué)性能等，應(yīng)用也極為廣泛。制備非晶態(tài)高熵合金無疑將進(jìn)一步擴(kuò)大高熵合金的應(yīng)用領(lǐng)域11。如圖1.6 圖 1.6 高熵合金的應(yīng)用領(lǐng)域1.7 高熵合金研究現(xiàn)階段存在的問題 高熵合金還是一個剛剛發(fā)展的研究領(lǐng)域，會存在許多各方面的問題，而就目前高熵合金研究的現(xiàn)狀和成果來看，無論是理論，還是實(shí)驗(yàn)的研究成果都是非常少的。人們對高熵合金合金化過程的應(yīng)用的原理，以及其中涉及到的諸多其他科學(xué)問題都還沒有系統(tǒng)的全面的認(rèn)識。所以，針對現(xiàn)在測出的高熵合金的性能樂意看出其研究還是具有可觀性的，具有學(xué)術(shù)研究，以及實(shí)際應(yīng)用的價值。理論方面存在的問題：（1）材料的選取理論。由于高熵合金是由五種合金融合在一起的，所以，材料的選擇是關(guān)鍵。選取何種金屬，需要認(rèn)真的選擇，而目前關(guān)于元素的選擇還是停留在調(diào)雞尾酒式的方法。選取五種以上合金通過，燒結(jié)，熔煉，粉末冶金等其他方法來制取。這種方法的缺點(diǎn)就是盲目性太大，沒有系統(tǒng)的規(guī)范，可能實(shí)驗(yàn)的結(jié)果并不能太如人意。所以，要是在這方面能有規(guī)范的元素選擇方法，會對高熵合金的研究產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。（2）輕合金化。目前的高熵合金的研究主要是在副族元素里選擇，比如：鎳，鐵，等等。這樣的合金比重很大，要是能突破合金主要在副族選擇的局限，向非金屬方向和輕型合金方面傾向，這樣就能保證優(yōu)異性能的前提下使合金輕型化。實(shí)驗(yàn)方面存在的問題：（1）選取的元素熔煉。對于本實(shí)驗(yàn)選取了八種合金元素，是經(jīng)過原材料的鋸切，在放在坩堝時由于各種材料的覆蓋，就要考慮合金的擺放的位置和先后。因?yàn)檫@將影響合金融化和融化后的混合。對熔煉后的材料也有一定的影響，有的實(shí)驗(yàn)還要放一層覆蓋劑。這些都是實(shí)驗(yàn)中會遇到的問題。（2）加熱爐。合金要在氣氛保護(hù)下進(jìn)行，不然合金會氧化，影響合金的性能測試。1.8 本課題研究的主要內(nèi)容 目前人們對高熵合金的研究還處在初級階段，無論是在理論上還是在具體的實(shí)踐研究上都還不成熟。只是通過簡單的“雞尾酒”式的調(diào)配處不同主元的高熵合金的研究。對高熵合金凝固后的微觀組織結(jié)構(gòu)、相的成分與合金的機(jī)械性能、物理性能和化學(xué)性能之間的關(guān)系，也還沒有找到其間的規(guī)律性。因此有待于開展這方面的研究工作，探索其微觀組織和性能的形成機(jī)理及其影響規(guī)律。選取AlCrCoFeNiMoTiSi 八主元的合金，研究Mo元素的含量對AlCrCoFeNiMoTiSi 八主元高熵合金的微觀組織的影響。原材料是純度為百分之99的Al、Cr、Co、Fe、Ni、Ti、Si、Mo元素按摩爾比為1:1:1:1:1:0.75:0.25:X配置合金，用真空電磁爐熔鑄AlCrCoFeNiMoTiSi高熵合金。研究高熵合金鑄態(tài)與退火態(tài)的微觀組織的結(jié)構(gòu)，以及元素Mo對其微觀組織的影響規(guī)律。主要做以下幾方面的工作：（1） 選擇日常使用的金屬材料，通過加Mo元素與不加Mo元素和進(jìn)行1000的熱處理與無熱處理進(jìn)行對比。從而來研究Mo元素對高熵合金材料的微觀組織的影響。（2） 對制備好的試樣進(jìn)行金相顯微鏡觀察其合金的微觀組織形貌；運(yùn)用掃描電鏡，獲得合金的微觀組織形貌；運(yùn)用XRD衍射實(shí)驗(yàn)來分析合金的晶體結(jié)構(gòu)。（3） 通過以上實(shí)驗(yàn)獲得的信息進(jìn)行整理、處理、總結(jié)對比找出Mo元素對高熵合金的影響規(guī)律。1.9 小結(jié) 本章節(jié)主要闡述了高熵合金的特點(diǎn)，性能，并與傳統(tǒng)的合金相比。概括了高熵合金的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景，介紹了本課題研究的高熵合金系，引出熔體的過熱處理概念，并用此種方式來處理高熵合金。這樣可以擴(kuò)大高熵合金的研究范圍。2 試驗(yàn)方法及步驟 高熵合金作為一種全新的合金體系，人們對它的合金化機(jī)理，動力學(xué)原理，熱力學(xué)原理都還沒有十分清晰的認(rèn)識和理解。本文的主要目的是探索AlCrCoFeNiMoTiSi高熵合金的鑄態(tài)微觀組織的影響規(guī)律，因此要通過進(jìn)行較多的實(shí)驗(yàn)來尋找元素Mo對高熵合金材料的影響規(guī)律。如圖2.1所示為本文的研究試驗(yàn)流程圖。 圖 2.1 方案流程圖2.1 高熵合金的制備方法2.1.1 真空電弧爐熔煉 真空電弧爐主要用于塊體材料的熔煉，真空電弧爐由爐體、電源、真空系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)和水冷系統(tǒng)組成。爐體部分由爐殼、電極、結(jié)晶器及電極升降裝置構(gòu)成。工作時，在電極(負(fù)極)和水冷銅結(jié)晶器(正極)形成的兩極之間，建立低電壓(2040V)大電流(若干kA)，產(chǎn)生電弧放電，靠電弧釋放出的熱量來熔化金屬。電爐一般是直流供電，一根電極。按照熔煉過程中電極是否消耗(熔化)，分成非自耗電極電弧爐熔煉和自耗電極電弧爐熔煉兩種。非自耗電弧爐，電極用鎢等高熔點(diǎn)材料制成，電弧熔煉時電極本身并不熔化，是永久性的。自耗電極電弧爐的電極采用被熔煉材料制成，如熔煉鈦時電極通常用海綿鈦壓制而成，在熔煉過程中電極本身被熔化。電極升降裝置隨著電極的不斷消耗使電極穩(wěn)定下降，以保持兩極的距離和電弧的穩(wěn)定。真空自耗電弧爐熔煉一般是在1.31.310-1Pa的爐內(nèi)壓力下進(jìn)行。電弧溫度可高達(dá)5000K。電極熔化的液滴通過弧區(qū)時，便會產(chǎn)生強(qiáng)烈的揮發(fā)、分解、化合等脫氣、去除雜質(zhì)的凈化作用，然后滴入水冷銅結(jié)晶器中凝固成鑄錠。真空電弧熔煉不使用耐火材料，熔煉高熔點(diǎn)難熔金屬鎢、鉬、鉭、鈮和活性很高的鈦和鋯時可不受耐火材料的污染。爐料邊熔化邊凝固可消除縮孔、中心疏松和偏析等常見鑄錠缺陷，使加工性能優(yōu)良12。 圖 2.2 真空熔煉設(shè)備 圖 2.3 水冷銅模熔煉池2.1.2 高頻感應(yīng)爐加熱熔煉 高頻感應(yīng)爐的加熱方式是通過電子管振蕩電路產(chǎn)生高頻電磁場，然后加到樣品之上，對樣品進(jìn)行感應(yīng)，產(chǎn)生渦電流（渦流），從而產(chǎn)生焦耳熱，使樣品迅速升溫熔化，所以稱為高頻感應(yīng)爐。熔煉中要加入適量的凈化劑，用于凈化除去金屬液中氧化渣并對金屬液起保護(hù)作用，防止金屬在熔煉過程中過多的氧化。在澆注前應(yīng)將金屬液靜止一段時間，以利雜質(zhì)的浮起和金屬液成分的均勻，最后將凈化劑撈出，以防止在金屬液澆注過程中氧化渣難以浮起，凝固于合金中，影響金屬合金的性能。為了減少熔煉工程的金屬元素的氧化量，各種成分元素的添加應(yīng)具有一定的順序，例如容易燒損金屬鋁，應(yīng)待其他金屬熔化后再加入到熔煉坩堝中。2.1.3 激光熔覆技術(shù) 激光熔覆主要用于涂層的制備，激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基體表面上放置被選擇的涂層材料經(jīng)激光輻照使之和基體表面一薄層同時熔化，并快速凝固后形成稀釋度極低，與基體成冶金結(jié)合的表面涂層，顯著改善基層表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性的工藝方法，從而達(dá)到表面改性或修復(fù)的目的，既滿足了對材料表面特定性能的要求，又節(jié)約了大量的貴重元素。與堆焊、噴涂、電鍍和氣相沉積相比，激光熔覆具有稀釋度小、組織致密、涂層與基體結(jié)合好、適合熔覆材料多、粒度及含量變化大等特點(diǎn)，因此激光熔覆技術(shù)應(yīng)用前景十分廣闊。另外，制備合金薄膜的方法還有電化學(xué)沉積和磁控濺射等方法，但這些方法所制備的薄膜厚度僅能夠達(dá)到微米尺度，難以發(fā)揮高熵合金力學(xué)性能方面的優(yōu)勢，且對基底材料有一定的要求。激光熔覆具有快速加熱和快速凝固的特點(diǎn)，所能制備的涂層厚度可達(dá)到毫米以上，目前激光熔覆技術(shù)已經(jīng)用于制備非晶涂層。2.1.4 高頻感應(yīng)熔覆加熱技術(shù)高頻感應(yīng)加熱技術(shù)主要用于涂層的制備，高頻感應(yīng)加熱系統(tǒng)田高頻電源（高頻發(fā)生器）、導(dǎo)線、變壓器、感應(yīng)器組成。其工作步驟是由高頻電源把普通電源（220v/50hz）變成高壓高頻低電流輸出，（其頻率的高低根據(jù)加熱對象而定，就其包材而言，一般頻率應(yīng)在480kHZ左右。）通過變壓器把高壓、高頻低電流變成低壓高頻大電流。感應(yīng)器通過低壓高頻大電流后在感應(yīng)器周圍形成較強(qiáng)的高頻磁場。一般電流越大.磁場強(qiáng)度越高。高頻感應(yīng)利用電磁感應(yīng)原理和“集膚效應(yīng)”，使位于通以交變電流的感應(yīng)線圈中的工件產(chǎn)生感應(yīng)電勢，并在工件中產(chǎn)生渦流和遲滯效應(yīng)，利用其產(chǎn)生的熱量在基體表面熔覆合金涂層。感應(yīng)加熱的原理是：將工件放到感應(yīng)器內(nèi)，感應(yīng)器一般是輸入中頻或高頻交流電 (1000-300000Hz或更高)的空心銅管。產(chǎn)生交變磁場在工件中產(chǎn)生出同頻率的感應(yīng)電流，這種感應(yīng)電流在工件的分布是不均勻的，在表面強(qiáng)，而在內(nèi)部很弱，到心部接近于0，利用這個集膚效應(yīng)，可使工件表面迅速加熱，在幾秒鐘內(nèi)表面溫度上升到800-1000，而心部溫度升高很小。 2.1.5 磁控濺射技術(shù) 利用氬氣在電場的作用下電離，氬離子被電場加速轟擊靶材濺射出大量的靶材原子，