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金属材料是支撑起人类文明的“脊梁”,而如何提高金属结构材料的强度一直是研究者关注的焦点。高熵合金打破传统金属以单一元素作为主元的限制,其成分的可设计性和可调节性有利于形成特殊的微观组织结构,进而获得超高的强度。高熵合金的出现和发展大大拓宽了金属材料的领域,成为近年来新金属结构材料研究的热点之一,但其综合力学性能还有待进一步提高。本文以研究最普遍的AlFeNiCoCr高熵合金为研究对象,在其中添加B元素进行强化,研究B添加量对合金成分、微观结构和力学性能的影响。首先,采用机械合金化法,使用高能球磨机合成AlFeNiCoCrB_x高熵合金粉体,并通过放电等离子烧结制备块体高熵合金。其次,系统研究B含量对AlFeNiCoCr高熵合金结构性能的影响;再者,探讨了烧结工艺参数(球磨时间、保温时间和热处理温度)对AlFeNiCoCrB高熵合金结构性能的影响。主要研究结论如下:(1)经60小时高能球磨后的AlFeNiCoCrB_x高熵合金粉末,当x=0和0.5时,合成粉末由FCC相和BCC相共同组成;当x=1时,合成粉末转变为单一 BCC相结构。B含量由0增大到1的过程中,球磨合成的粉末衍射峰主峰逐渐向右偏移,产生晶格畸变。球磨后的粉末经SPS烧结后,组成相中出现了 A1基相,BCC相和FCC相无变化。且添加了 B元素的块体中生成了硼化物相。块体微观形态呈现出网状结构,网状结构区域富集B、Fe和Cr元素,B含量增加,网状结构越明显。AlFeNiCoCrB_x高熵合金块体的硬度随B含量的增加而增加。当B添加量x=1时,合金硬度比不添加B时提高了 1倍左右。合金硬度的提高主要是因为B元素固溶和硼化物硬质相的生成引起的;在AlFeNiCoCrB高熵合金中加入稀土元素Y后,合金中网状结构消失,基体间的连续性提升,断裂韧性增加40%左右,而硬度仅损失8%。(2)研究了不同球磨时间Al-Fe-Ni-Co-Cr-B混合粉末的成分,发现,机械合金化过程中,各组元熔点越低合金化过程越早完成。球磨60小时后,粉末完成合金化过程,粉末晶粒细化约36%,晶格应变为0.703%。当合金化未完成时,在合成的类球形粉末中各组元分布不均匀,由外到内分别为Al、Co、Ni→Fe→Cr。不同球磨时间粉体烧结出的AlFeNiCoCrB高熵合金块体中,硼化物含量随球磨时间延长而增加,硬度也随之增加。(3)对球磨60小时的AlFeNiCoCrB_x(x=0,1)高熵合金粉末热处理。含B元素的粉末热处理温度超过700℃后,粉末中出现硼化物相,并且随着热处理温度升高硼化物含量增加,说明硼化物的形成与温度有关。不含有B元素的粉末随着热处理温度变化,粉末物相组成种类不变,BCC结构的固溶体相逐渐转变为FCC结构固溶体相。(4)AlFeNiCoCrB_x(x=0,0.5和1)高熵合金中,当x=0和1时,改变烧结时的保温时间,物相组成不变;而在x=0.5时,保温时间变化,所制备出块体的物相组成不同。对不同保温时间烧结出的块体热处理后,x=1时,块体样品硬度的稳定性最好。