AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金的光学显微镜分析

绪论1.1前言从古至今，在制造工具时人们频繁的使用金属材料，随着社会不断的发展进步，单一金属的性能早已无法达到其需求，所以，人们开始试着在单一金属中添加一些其他元素，制备出了传统的合金，如青铜、铜合金、钛合金、钢、铝合金等。元素单质的性质往往因为合金的生成而改变，像强度、硬度、密度及其导电性等性能。不过在一些特殊的情况下，此类合金的热力学性能依旧像之前一样具有很大波动性，当施加高温时，会发生相变，令其操作性能发生劣化。为了使材料的性能与结构得到一定的改善，研究者们提出了一种全新的概念，称为高熵合金（HEAs）。

高熵合金也被称作多主元素合金、成分复杂合金、等原子比多组元合金等。由五种或五种以上元素以等摩尔比或近等摩尔比的方式组成的合金是高熵合金最初的定义。随着对高熵合金的进一步了解，高熵合金的定义被扩展，三元或四元的近等摩尔比材料也包含在高熵合金的定义中。传统合金设计认为，金属间化合物相会随着添加的元素种类的增加而增加，材料的强度会因为IMCs的加入而提高，不过会会降低其塑性，因此材料的综合力学性能无法变得优异。高熵合金与传统材料相比，因为它的成分组成很复杂，而且高熵合金的组成元素原子是随机无序的分布在晶格位置上，因此说它在热力学上具有高熵效应。在各种机制的共同作用下，高熵合金在某些性能方面要比传统合金好很多，像在力学、电磁学、耐高温、抗腐蚀等方面所展现的优异性能，目前有望解决工程领域的材料性能关键性问题的重要材料之一即为高熵合金。

不过高熵合金材料在使用过程中，其所处的工况环境一直十分复杂，其中较为普遍的是磨损与腐蚀。在这种环境下使用材料，因为时间的增加，使材料很容易出现疲劳现象，甚至出现失效现象。比如输送管道的腐蚀和齿轮的磨损。这些都是对国家经济造成重要安全隐患的损耗。因此，目前十分迫切且十分必要的开展高熵合金的磨损和腐蚀性能研究。

1.2高熵合金的制备方法到现在为止，有很多研究者已经用各种不同的方法制备出了高熵合金，但目前对于高熵合金的制备方法，仍旧没有科学的理论系统。以传统合金的制备理论为基础的制备方法是高熵合金现阶段主要的制备方法，有机械合金化、电弧熔炼法、激光熔覆法等。1.2.1机械合金化法机械合金化法是指在球磨罐中加入混合元素或预合金粉末与研磨介质（一般选择不锈钢球），然后在一定的时间里通过高速球磨制备的一种固态粉末加工技术。在材料制备过程中，粉末颗粒被不停的压扁、冷焊、断裂和重新焊接，令元素粉末之间发生合金化，制备结束后即可获得成均匀的合金。此方法与其他方法相比，制备出的材料其化学成分微观结构十分均匀化。利用纯粉末在合金化过程中合成平衡、非平衡或非晶态材料是这种方法的主要特点，和铸态下制备出的材料进行对比，可以十分清楚的看出这种方法制备出的材料具有良好的力学性能，因为在制备过程中，不良晶粒在制备过程中，通过冷焊接、元素扩散、变形强化和新合成阶段的连续压裂，令其生长得到抑制，晶粒尺寸减小，解决了材料内部化学成分不均一性的问题，合金的机械性能变得优异。通过以上对比可以看到，机械合金化法制备由于铸造的主要部分在于，能够在室温下形成均匀相固溶体，在初始成分熔点差异较大的多组分合金中尤为明显。不过，此种方法制备高熵合金也具有一定的缺点，比如在球磨的过程中产生了高氧化倾向以及发生了污染等情况[1,2]。Liu等人利用此方法和真空热压烧结制备了FeCoCrNiMnTi0.1C0.1高熵合金。结果表明：FeCoCrNiMnTi0.1C0.1合金的显微组织为基体相FCC相和少量的M23C6、M7C3和TiMnO.3相。合金在900℃温度下烧结后，展现了十分优异的性能，经过检测，该种高熵合金具有很高的屈服强度和硬度。Yurkova等人通过机械合金化法法制备出了另一种高熵合金，该合金为纳米晶等原子AlCuNiFeCr高熵合金粉体，是一种有BCC晶体结构的过饱和固溶体。通过分析可知，球磨处理时间控制在1-5h内，其内部形成BCC固溶体结构。球磨时间越长，其平均微粒尺寸越小。球磨5h后其微粒尺寸大概为17nm。通过X射线衍射分析、扫描和透射来分析AlCuNiFeCr合金形成过程中组分的溶解系统，其内部溶解顺序可能为：Al→Cu→Ni→Fe→Cr[3]。，合金在经过800℃退火和放电等离子体烧结后，其显微组织变为三相，依次为B2有序固溶体、FCC固溶体和（Cr，Fe）23C6相。AlCuNiFeCr合金经过烧结后，其维氏硬度和室温下的抗压强度变得很大，分别为8.35GPa和1960MPa。Oleszak等人合成高熔点多组分WMoNbZrV高熵合金时，也是通过此法。进行球磨20h后，其显微组织为纳米晶单相BCC固溶体结构，其特征在于最小晶粒尺寸约为10nm，最大晶格应变为0.58%，晶格参数为3.1687[4,5]。1.2.2电弧熔炼法电弧熔炼（VAM）在制备块体高熵合金中使用最为普遍，其主要步骤为：将需要制备的进出材料按一定比例加入钳锅内，关闭炉门，进行反复抽真空操作后，向炉中冲入氩气作为保护气体，元素通过电极产生的等离子弧而受热开始熔化，然后通过水冷铜的快速冷却，制备出合金材料。许多高熔点的金属元素用此方法制备，都可以熔化的很彻底，而且相互之间混合的也十分良好[6]。Hou等人利用电弧熔炼法制备出了AlFeCoNiBx（x=0，0.05，0.1，0.15，0.2）高熵合金，并对其受B影响后的微观结构和力学行为进行了研究。通过拍摄扫面电子显微镜，分析得出：在B2基体中有一部分B原子溶解在其中，FCC相的形成也与B原子有关。增加B的含量，其微结构发生了变化，即从纯B2相转变为“B2相+颗粒FCC结构”，然后转变为“B2相+共晶结构”，B2相的晶粒尺寸也发生了改变。增加B的含量，其屈服强度、断裂强度和塑性也分别增加。由于B原子发生了固溶强化和细晶强化，使其屈服强度得到增加。由于FCC共晶结构的形成，使其可塑性得到改善。Chen等人利用电弧熔炼法制备了Al0.4CoCu0.6NiSix（x=0，0.05，0.1，0.2）高熵合金，并对其显微结构和强化机理进行了分析。从中可知：Al0.4CoCu0.6NiSix高熵合金的微观结构是柱状枝晶。增加Si的含量，晶体中的BCC相会产生沉淀，减小了枝晶茎的长度，同时也减小了枝晶壁的宽度和枝晶粒度。固溶强化、新BCC相的形成和细晶强化是Al0.4CoCu0.6NiSix（x=0，0.05，0.1，0.2）高熵合金的强化机理。通过对比以上三种强化效果，可以看出，新型BCC相的强化效果是最佳的，明显优于其他两种强化方式[6]。1.2.3激光熔覆法激光熔覆法在制备涂层材料中较为广泛使用，它是一种将激光技术、控制系统和计算机辅助制造（CAM）结合在一起的跨学科技术。使用激光束热源作为激光熔覆的热量，通过其加热，令放置在炉中和不断加入的粉末和在底部的薄层迅速熔化和固化，在底部进行冶金结合[7]。激光熔覆法在制备材料方面具有以下有点：加热和冷却快、与基板的粘附力强、形状变化很小、显微组织细小均匀，基体的固溶性提高等，并且激光辐射的能量在熔覆过程中受其影响的区域很小，所以基体材料的熔化量并不大，这就令熔覆层的稀释率很低，原包层材料具有十分优异的性能，基板的热效应降到了最低。因此，既能够满使材料表面的使用满足要求，又没有改变材料的整体性能。Zhang等人利用此法制备出6FeNiCoSiCrAlTi高熵合金涂层，通过分析，此种高熵合金的显微组织为BCC相。通过使用激光熔覆法制备6FeNiCoSiCrAlTi高熵合金涂层，使其成分偏析显著降低，且在细化晶粒、固溶作用和纳米级结构作用下，其显微硬度也得到了提高，为780HV，通过对比可知，利用激光熔覆法制备出的高熵合金，其硬度远远大于通过其他方法制备出的高熵合金。另外，6FeNiCoSiCrAlTi高熵合金涂层也有很多其他优异的性能。Qiu等人利用此法制备的AlCrFeCuCo高熵合金，通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪和电化学工作站，详细的对其显微组织和耐腐蚀性能进行了研究。结论显示：AlCrFeCuCo高熵合金的显微组织为FCC相和BCC相，有很好的耐腐蚀性，合金的耐腐蚀性与扫描速度存在起伏关系，即增加扫描速度，合金的耐腐蚀性先增加后减小。AlCrFeCuCo高熵合金在盐水中的耐腐蚀性要优于在硫酸中的耐腐蚀性。Lin等人利用此法制备出FeCoCrNiAlBx（x=0，0.25，0.50，0.75）高熵合金涂层，并对其性能受B的影响进行了测试，结论显示：高熵合金的显微组织为BCC相和共晶组织（FCC+M2B），BCC相和共晶相都受B含量的影响，增加B的含量，其耐磨性提高，B为0.75时，耐磨性最好。1.3高熵合金的摩擦磨损研究现状Wang等人通过研究渗氮处理后AlCoCrFeNi的微观组织和磨损行为，得出了以下结论;铸态的AlCoCrFeNi的显微组织为BCC相，渗氮后其显微组织中含有AlN、CrN和Fe4N相，铸态的AlCoCrFeNi高熵合金其磨损速率较渗氮后的AlCoCrFeNi高熵合金偏高，分别为2.8×10-5mm3/(N·m)和7×10-5mm3/(N·m)，因为两种不同处理方式的高熵合金在空气中的磨损机制不同，渗氮后的高熵合金在磨损时，其表面产生了氧化膜和氮化膜，令其避免了合金间的直接接触，从而令其磨损率偏低[8,9]。

Liu等人对硼元素加入Al0.5CoCrCuFeNi高熵合金进行了研究，结果表明：Al0.5CoCrCuFeNi高熵合金的微观组织为FCC相，其中并没有硼化物出现，高熵合金的硬度较之前得到了提高，加入硼较少时，合金的耐磨损性能较之前并无大幅度的变化，当加入的硼高于0.6时，合金的耐磨性开始与硼元素的加入量有一定的关联，其磨损机制也发生了改变，转变为了氧化磨损，由于其内部的FCC基体相与硼化物产生作用，从而提高了其耐磨性。Wu等人研究了AlxCoCrFeNi高熵合金磨损与Al含量的关系。结果显示：增大Al的含量，其显微组织中BCC相显著增加，硬度有所提高，摩擦系数减小，磨损机制也发生了改变，转变为氧化磨损。当Al的含量偏低时，其显微组织为FCC相，随着Al含量逐步增加，其显微组织也发生改变。当Al含量较高时，其显微组织由FCC相和BCC相完全转变为BCC相。由于BCC相增加，所以其硬度有所提高，因此其磨损机理难以发生剥层磨损，同时在合金的表面会产生氧化膜，从而提高了合金的耐磨性[10]。1.4本研究的研究目的与研究内容多主元素高熵合金较传统和金相比，有许多不同的性能，而且搭配不同的元素种类，能过获得多种类型的高熵合金，因此，高熵合金的应用前景十分广阔。然而，现阶段科学家对高熵合金的研究仍不如传统合金那样十分广泛。实际上，目前一些制备出的高熵合金体系也只是利用一些传统合金的方式搭配而来，现阶段也基本都在研究高熵合金的微观组织、耐磨性、耐蚀性及硬度，在合金形成的元素指导方面仍旧是一片空白的领域。总之，高熵合金是一个全新的范畴，其实际应用值得我们注视。

在日常使用中，材料的断裂是十分重要的问题，根据普遍情况，可以将失效应变分为脆性断裂和韧性断裂。脆性断裂与塑性断裂不同，往往是突发的，不像塑性变形那样有一定的塑性变形迹象，其发生往往是灾难式的，因此，开发新型合金来避免经济损失以及优化生产是十分必要的。Al0.1CoCrFeNi和Al0.3CoCrFeNi

高熵合金的冲击能量与温度相关，并且近似线性相关，比较平稳。在两种高熵合金中，其韧脆转变并不像许多传统金属那样十分猛烈，因此，在一定的极端条件下，使用高熵合金制备出的零件来替代传统合金零件，能够增加机械的寿命。例如，在船体、飞机和低温储存罐上使用高熵合金。Al0.3CrFeMn-X高熵合金在高温下的硬度高于室温，并且制备该高熵合金的成本低廉，因此常被选为作建筑物的防火架材料。AlCrFeMnNi高熵合金在冷轧时比304不锈钢好，它可以连续冷轧成70μm箔片，没有任何裂纹和硬化，并且这种高熵合金具有非常好的可加工性，可以达到至少4257%的冷轧延伸，而不锈钢仅具有1543%，因此可用来冷轧成箔。由此可见，在生产方面，高熵合金能够带来很大的经济收益。

本次实验旨在研究AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金的制备与磨损性能研究。通过研究其磨损性能、硬度等综合力学性能，将对这种材料的进一步研究和改进都有一定的参考价值。研究内容为：通过铸造方法制备AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金，研究其微观结构和干磨损性能，主要研究内容有有如下几点（1）高熵合金制备：采用工业纯金属（Al，Co和Ni为99.9wt％，Cr和Fe为99.5-99.6wt％）为原料，在真空感应熔炼炉中制备出AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金，浇注温度设定为1500℃。（2）微观结构分析：用XRD对合金物相进行分析，用OM和SEM对结构进行观察。（3）性能测试：用HV-1000型显微硬度计测试纯Ni与合金中不同物相的显微硬度值，载荷100g，保持15s。用CFT-Ⅰ型摩擦磨损试验机测试合金的干磨损性能，采用球-盘往复式摩擦磨损形式进行试验，测试合金的摩擦系数和磨损率，上试样为Φ6mm的WC陶瓷球，下试样盘为高熵合金，实验条件为室温，速度为300、600、900rpm，载荷为2.5、5、7.5N，时间30min。试验重复3次取其平均值。2.实验方法2.1实验材料及设备2.1.1材料选择本课题使用工业纯金属（Al，Co和Ni为99.9wt％，Cr和Fe为99.5-99.6wt％）为原料，经比例配比后，制备AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金。2.1.2实验设备本实验采用感应加热炉来制备AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金。2.2高熵合金样品制备制备实验用合金的原材料，包括高纯度（纯度均在99.99%以上）金属Al、Co、Cr、Fe和Ni。本实验通过真空感应熔炼炉制备高熵合金，浇铸温度设定为1500℃。真空感应炉的熔炼原理为：炉内为真空时，其中的电磁感应加热会产生热量，继而熔炼金属。在感应熔炼炉熔炼金属时，因为其利用了电磁感应来加热，因此有可能会产生集肤效应，从而会生成涡电流，炉内的金属因为涡电流会产生感应热熔化。这种方法的长处为能够一次冶炼许多合金。2.3组织观察2.3.1金相试样制备将AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金分别用400#、600#、800#、1000#砂纸进行打磨，以消除线切割机切割造成的划痕，然后使用抛光机(PG-2C)进行抛光，最后进行水抛，使试样表面光亮，成功制备金相试样。2.3.2组织表征光学显微镜观察利用MR2100数码倒置金相显微镜对AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金进行观察，探究其微观组织。扫描电镜观察利用NovaNanoSEM450扫描电镜(SEM)对所制备样品进行观察，探究其界面结合情况，对磨痕进行分析，研究其磨损形貌，分析其磨损过程及摩擦磨损机理。X射线衍射分析（XRD）将制备的AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金样品经过线切割后表面打磨抛光，应用X’Pert3PowderX射线衍射仪（XRD）进行其物相分析。采用步进式扫描，扫描角度为25°~85°，扫描步宽为0.02mm，步扫描时间0.2s2.4性能测试2.4.1硬度实验采用HV-1000型维氏硬度计测量AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金的硬度，实验载荷为100g，保压时间为15s。维氏硬度计测量物体硬度值的原理为：通过仪器前方的正四棱锥形状的金刚石压头，在设置的试验力的作用下，向下缓慢移动，最后压在试样表面，压载一定时间后，会卸载掉其设置的试验力，然后通过目镜自带的标尺来测量其压痕的对角线长度，通过机器自动运算即可求得试样的维氏硬度。为避免实验误差，采取测5次去掉不合理数值，取平均值的原则对数据进行归纳总结。式中，HV——维氏硬度

F——试验力(N)d——压痕两对角线d1、d2的算术平均值(mm)2.4.2摩擦磨损实验本次实验采用CFT-1型摩擦磨损试验机进行复合材料的摩擦磨损试验测试，其主要由控制系统、加载系统、传动系统和测量系统四部分组成，其实验原理为通过将待测样品放在旋转载物台上固定，通过施加额定载荷在选定的摩擦副上进而传递到待测样品上，同时载物台采用往复摩擦以设定的转速匀速往复运动，从而起到摩擦的效果，最后由计算机收集相关数据进行实验分析。对制备好的样品进行镶嵌，方便固定在摩擦磨损机上，然后用400#、600#、800#、1000#、1200#、1500#、2000#砂纸打磨后制得金相试样。将金相试样放入盛有酒精的烧杯中，令酒精完全浸试样后，连同烧杯一起放置在超声波清洗仪中，在超声波清洗机中加入适量水，然后开机清洗，超声清洗5min后烘干，目的是去除样品中水分防止样品生锈。本次试验上试样为直径为6mm的WC陶瓷球。此次试验采用2.5N、5N、7.5N三种载荷，以及300rpm、600rpm、900rpm、1200rpm四种不同速度，来对比AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金与纯Ni的摩擦磨损系数及磨损率，探寻不同载荷和不同速度对摩擦磨损系数的影响和AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金的磨损性能。然后通过计算AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金合金与纯Ni的比磨损率来比较两种试样的摩擦磨损性能。式中，Wr——比磨损率ΔV——磨损体积F——法向载荷L——磨痕长度3.结果与讨论3.1AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金金相组织3.1.1AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金的光学显微镜分析在内置数码倒置显微镜下，用低倍和高倍镜分别进行初步观察显微组织，分析其分布规律以及显微组织。图3-1为AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金。图3-1给出了感应加热炉熔炼AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金的光学显微组织形貌。由图可知，等轴晶晶界出现在了合金的显微组织中，并且其中又分布着类似花朵形状的树枝晶，在铸态的条件下，其内部显微组织中的树枝晶的形状不一样大，没有完整结构，在经过退火处理的条件下，其显微组织中的树枝晶长大，有极其细小的白色显微颗粒在其晶界周围的地方被析出。合金为常规共晶组织，包含片状规则共晶组织和非规则共晶组织。可以看到，高熵合金显微组织为FCC相和BCC相。研究表明，具有FCC晶体结构的Ni元素倾向于与同样为FCC结构的Al元素结合，从而形成具有BCC晶体结构的Ni-Al相，Fe元素和Cr元素结合倾向形成FCC相。所以，灰色区域为FCC相，而黑色区域为BCC相。图3-2为纯Ni的光学显微组织形貌。Ni是面心立方结构的元素，没有同素异形体存在。将它冷加工后，进行完全退火，这时它的显微组织应与许多完全再结晶的面心立方结构的金属元素的显微组织一样，都为多边形的晶粒，而且它们的晶界都比较平滑，晶粒内部都含有大量的退火孪晶，Ni退火后，其内部有很多晶界，呈现出未闭合的“断开”形式，这种晶界在观察时，经常会被处理成对金相的腐蚀时间短，没有腐蚀充分，所以其晶界没有完整的显示出来，其实，这种情况可以解释为：Ni在晶粒长大的早期阶段，内部晶粒在一定温度下发生聚集再结晶时所形成的一种“悬挂界面”。

图3-3为AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金和纯Ni的XRD图像。通过对比可以发现，纯Ni为面心立方结构，图中高度最高的几个峰为(111)、(200)、(220)，没有其他杂质峰出现。AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金除了BCC相，还有简单面心立方结构相（FCC)。由高熵合金具有非常多的元素种类，并且其不同元素原子的半径差异很大，因此其组织内部会出现较为严重的晶格畸变现像，导致其内部结构十分复杂，从而令内部原子的扩散变得十分困难。3.1.2AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金扫描电子显微镜观察将AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金制备成金相试样，用扫描电子显微镜对其微观组织进行观察。图3-4为AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金扫描电子显微镜(SEM)照片。通过SEM图片能够更加清楚的看到，高熵合金中有FCC相与BCC相，其中灰色部分为FCC相，黑色部分为BCC相，其分布比例大致为6：4。3.2AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金的硬度将制备好的AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金与纯Ni金相放置在HV-1000型显微硬度计上进行硬度测定。其结果如表3-1所示。由于AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金的初生相在基体上分布区域较大，因此本次实验数据应选用基体硬度和初生相硬度来与纯Ni进行比较。通过表3-1可知，AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金中基体硬度为238.0HV0.1，比其FCC初生相的平均硬度305.0HV0.1要小很多，高熵合金的初生相与基体的平均硬度为271.5HV0.1，远远大于纯Ni平均硬度89.4HV0.1。因此，AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金的硬度远远大于纯Ni。3.3AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金的摩擦磨损性能3.3.1AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金的摩擦系数图3-5为AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金和纯Ni在900rpm速度下载荷分别为2.5N、5N、7.5N的摩擦磨损曲线。从图3-5(a)可以看出，高熵合金在磨损时间为30nin条件下，其摩擦系数在实验起始阶段时，摩擦系数都比较低，随着时间的增加，其摩擦系数也逐渐增大，当磨损进入稳定状态后，摩擦系数基本稳定在某个固定值附近波动。通过(a)和(b)对比，可以看出，高熵合金在速度为900rpm的条件下，在2.5、5、7.5N载荷下的摩擦系数分别在0.6、0.45、0.7附近波动，纯Ni在速度为900rpm条件下，载荷分别为2.5、5、7.5N时摩擦系数分别在0.43、0.55、0.52附近波动，在7.5N时，摩擦系数相对5N时减小，这可能是因为摩擦面发热，导致温度增加，使得其摩擦面处在融化的临界状态，甚至直接发生熔化，因此导致摩擦系数发生降低。由此可得出：当摩擦磨损的速度不变，增大压力，粘着磨损量也会增大。图3-5(a)、(b)中都出现了摩擦系数每隔一段时间就会突然减小的情况，这可能是随着磨损的不断进行，上试样与下试样接触面之间产生了一层氧化膜，因为氧化膜的作用，避免了两个摩擦面之间的直接接触，从而起到了一定的润滑作用，因此摩擦系数上下波动。但是随着磨损的加剧，这层氧化膜最终会被消耗掉，高熵合金和纯Ni与摩擦副重新接触磨损，摩擦系数迅速提高，并循环反复的进行下去。图3-6(a)、(b)为AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金与纯Ni在5N载荷下分别以不同速度的摩擦系数。通过对比可以看到，当磨损速度增加为300t/m时，AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金摩擦系数在0.90-1.30范围波动剧烈，纯Ni的摩擦系数在0.62-0.68范围波动，当磨损速度增加为600t/m时，AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金摩擦系数在0.70-0.90范围波动剧烈；而纯Ni在0.42-0.50范围稳定波动，当磨损速度为900t/m时，摩擦系数稳定在0.40上下波动，并具有一定的规律性，纯Ni在0.60-0.68范围内波动剧烈。可以看到，随着磨损速度增大，AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金的摩擦系数逐渐变小，并且在磨损速度到达900t/m时，摩擦系数达到最小，且也波动最稳定。摩擦副来回往复运动产生的正应力和切应力令合金表面的变形量增加，并且发生加工硬化效应。随着磨损速度的增加，摩擦副在合金表面每分钟往复的次数也增加，会产生更加明显的加工硬化效应。当磨损速度较小时，加工硬化效应小，粘着系数与硬度成反比，所以低磨损速度下更易发生粘着磨损，氧化膜脱落后继而发生粘着磨损，导致摩擦系数的剧烈波动。3.3.2AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金的比磨损率通过体式显微镜拍摄AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金与纯Ni的摩擦磨损形貌，测定其磨损痕迹的宽度，为了防止误差，每条划痕选取三个位置测宽度，取其平均值用来计算比磨损率。AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金与纯Ni载荷相同时不同速度下的的比磨损率如表3-2所示，AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金与纯Ni速度相同时不同载荷下的比磨损率如表3-3所示。通过对比AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金和纯Ni的比磨损率可以看出，纯Ni在不同载荷下的比磨损率均大于AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金，即在不同载荷下AlCoCrFeNi2.2过共晶高熵合金的耐磨性均好于纯Ni。通过表