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作者：杨光;李金娜;庞云;马贤;王丁丁;马尚义;刘继文;
单位：核工业理化工程研究院;粒子输运与富集技术全国重点实验室;东北大学材料科学与工程学院;中国科学院金属研究所;
摘要：文章主要使用了低压真空表面渗碳技术、扫描电子显微术、X射线衍射、X射线光电子能谱技术、纳米压痕技术和高温轧制技术等手段研究了表面渗碳和高温轧制过程对HfNbTaTiZr难熔高熵合金的影响。通过固溶体形成能力参数Ω和价电子浓度VEC的计算分析得出该高熵合金为体心立方结构，符合铸态或1000℃高温轧制后合金试样的检测结果。在铸态试样中5种金属元素的结合能特征峰位均向低能方向偏移，说明这些金属原子周围的平均电子密度提高了。在温度1500℃、处理时间12 h、载渗比（载气氩气和渗气乙炔的比值）20、炉压50 Pa的条件下可以在高熵合金表面制备出渗碳层。渗层物相为HfC、HfTaC_2和TaC_2，渗层厚度分布范围为2.5-6μm。板条状析出相规律地排列在试样内部的基体中，在同一个晶粒中大致地呈现出平行、垂直或者约50°夹角。这意味着这些析出相与基体有特定的晶体学取向关系。析出相的主要成分为Hf和Zr元素，而Ta、Nb和Ti元素的含量很少。当处理时间延长至60 h，渗碳层表面物相为HfC，渗层厚度分布范围增长至4-9.5μm。XPS结果显示这些金属元素与碳元素均存在化学作用。此时析出相为板条状或斑块状，其排布的规律性降低。合金表面渗碳后其硬度值可以达到2054.94±60.01 HV5，约为铸态试样的6.7倍。这说明通过表面渗碳处理可以显著地提高HfNbTaTiZr难熔高熵合金的硬度和耐磨性能。合金的1000℃高温轧制变形量可以达到55.81%。
关键词：难熔高熵合金;;表面渗碳;;微观组织;;硬度;;析出相
基金资助：国家自然科学基金项目(52471023)
