《表2 AlCoCuFeMnNi合金的能谱分析结果 (原子分数/%) Table 2 EDS results of AlCoCuFeMnNi alloys (atom fraction/%)》

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《稀土CeO_2对AlCoCuFeMnNi高熵合金组织与性能的影响》

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AlCoCuFeMnNi合金涂层的显微组织照片如图2所示。可以观察到，合金组织呈典型的枝晶生长特征，未添加稀土CeO2的合金涂层枝晶内析出了大量的颗粒物，添加1%稀土CeO2的合金涂层内没有颗粒物，但是合金涂层的组织更加细小，涂层底部形成一条过渡层。涂层枝晶间含有较多的奥氏体化元素Cu，Mn和Ni，结合表2的能谱分析，可知B，D点为FCC结构，与文献[2，19]的研究结果一致。为探究CeO2对合金涂层组织的影响，对合金涂层进行线扫描分析，结果如图3所示，图3（a），（b） 分别为未添加稀土CeO2和添加1%稀土CeO2的合金EDS扫描结果，扫描位置和方向如图2中直线所示。结合图2和图3对合金涂层进行分析，未添加稀土CeO2合金EDS结果显示，从45钢基体到合金涂层内部，Fe元素含量维持在42%（原子分数）左右，明显高于其他元素的含量。这是因为在熔覆过程中，等离子束会对45钢基体产生一定的挖掘作用，使基体中的Fe元素融入合金中。而且作者在前期研究[20]时发现，等离子功率越大，对基体的挖掘作用越大，参与涂层反应的基体元素会越多，从基体与合金涂层的结合区到合金涂层的表层，体系的混合熵呈低熵—中熵—高熵的梯度变化。张松等[21]在研究FeCoCrAlCu合金时，也发现了类似的现象。这种熵值的梯度变化有利于缓解涂层的内应力，提高涂层与基体的结合强度，但过多的基体元素参与合金涂层的反应，会减少高熵合金在涂层中所占的比例；添加1%稀土CeO2合金的EDS结果显示，在基体和合金涂层之间有一条宽约32μm的过渡层，经观测，该过渡层为胞晶区，在该过渡区内，Fe元素的原子分数逐渐降低，Al，Co，Cu，Mn，Ni元素含量逐渐增高。合金低熵-中熵-高熵的梯度变化层仅为32μm，使高熵合金在涂层中的比例明显提高。这是因为CeO2加入涂层后，阻止了基体中Fe元素向涂层内部的继续扩散，降低了合金涂层的稀释率。Liu等[22]在研究稀土对Ti/Al3O2界面元素扩散的影响时，发现3%（体积分数）的CeO2在1450℃时能够有效降低Al和O元素向界面的扩散程度，减少界面反应层厚度。胞晶过渡层较窄是因为胞晶为非自发形核长大，晶体生长需要的能量起伏较小，而涂层底部的过冷度较大，满足胞状晶生长的条件，胞晶快速生长释放的结晶潜热引起了凝固时固-液界面的温度回升，扰乱了结晶前沿的温度分布，使过冷度减小，此时不再满足胞晶生长条件，合金由胞状晶转为枝晶生长，因此该过渡层较窄。