Page 56 - 《摩擦学学报》2021年第2期

第 2 期 郭志明, 等: Si掺杂对NbTaWMo难熔高熵合金的高温摩擦学性能的影响 201

(a) (b) (c)

50 μm 50 μm 50 μm

(d) (e) (f)

Oxide layer
50 μm 50 μm 10 μm

Fig. 5 SEM micrographs of worn surfaces of NbTaWMo refractory high entropy alloy at elevated temperatures: (a) 25 ℃,
(b) 200 ℃, (c) 400 ℃, (d) 600 ℃, (e) 800 ℃
图 5 NbTaWMo难熔高熵合金在不同温度下磨痕形貌的SEM照片：(a) 25 ℃，(b) 200 ℃，(c) 400 ℃，(d) 600 ℃，(e) 800 ℃

金的切削作用引起的，表明NbTaWMo难熔高熵合金 合金的磨损，另外高温氧化物在摩擦过程中起到了一
在中低温阶段主要的磨损机制为磨粒磨损. 而在 定的润滑作用.
600和800 ℃条件下，从磨痕形貌的SEM照片可以看到 图6所示为掺杂Si后NbTaWMoSi 0.25 难熔高熵合
磨痕表面磨屑的堆积，并且有黑色的氧化釉质层形 金在不同温度下磨痕形貌的SEM照片，NbTaWMoSi 0.25
成，表明其主要的磨损机制为磨粒磨损和氧化磨损的 难熔高熵合金在室温下可以看到较浅的犁沟，在200 ℃
综合作用. 从三维形貌图(图4)可以看到，在高温条件 可以看到少量细小磨屑的堆积，表明在低温条件下合
下由于合金的软化作用，在摩擦过程中发生了塑性变 金的磨损机制主要为磨粒磨损；在400、600和800 ℃，
形，磨痕边缘形成凸起. 表1中列出了NbTaWMo难熔 磨痕表面可以看到有少量的磨屑和黑色的氧化釉质
高熵合金磨痕表面不同区域的EDS结果，随着温度的 层的生成，表明其主要磨损机制为磨粒磨损和氧化磨
升高磨痕内氧元素含量逐渐升高，难熔高熵合金氧化 损. 表2列出了NbTaWMoSi 0.25 难熔高熵合金磨痕表面
程度越剧烈. NbTaWMo难熔高熵合金800 ℃磨痕断面 不同区域的EDS结果，随着温度的升高，磨痕内氧元
图如图5(f)所示，从图中可以看到在磨痕表面有1层黑 素的含量逐渐升高，氧化程度越剧烈. NbTaWMoSi 0.25
色的氧化釉质层形成，氧化物釉层的形成抑制了高熵 难熔高熵合金在800 ℃的磨痕断面图如图6(f)所示，从

表 1 NbTaWMo难熔高熵合金磨痕表面不同区域的EDS结果
Table 1 The EDS results of worn surfaces in NbTaWMo refractory high entropy alloy

Weight fraction/%
Temperature/℃ Areas in worn surface
O Nb Mo Ta W
Inside 14.5 12.5 13.4 29.9 29.7
RT
Outside 12.2 12.5 13.7 30.8 30.8
Inside 27.4 30.2 5.0 18.8 18.8
200
Outside 8.2 41.4 7.2 21.3 21.9
Inside 39.0 26.9 1.7 16.4 15.9
400
Outside 19.4 41.2 2 19.1 18.4
Inside 57.6 17.3 4.4 10.3 10.4
600
Outside 56.5 17.8 4.7 10.6 10.4
Inside 58.4 18.8 0.1 11.3 11.3
800
Outside 64.4 15.5 0.5 9.6 10