SiC颗粒对AlCoCrFeNi高熵合金涂层显微组织与力学性能的影响

应用激光熔覆技术制备了Al CoCrFeNi高熵合金涂层,研究了不同Si C添加量对涂层组织、硬度及耐磨性的影响。结果表明:Al CoCrFeNi高熵合金涂层由面心立方结构(FCC)和体心立方结构(BCC)两相组成。添加Si C生成了Cr2Fe14C相,但是抑制了Cr基FCC相的生成。随着Si C含量的增加,熔覆层的缺陷减少且组织形貌发生改变,主要是由晶内BCC、晶间Cr基FCC相和白色析出物组成,其中,白色析出物为Cr2Fe14C相和未熔化的Si C颗粒,且分布在晶间。Si C的加入可以显著提高涂层的硬度及耐磨性,随着Si C含量的增加,涂层的硬度及耐磨性会随之增加。     

激光熔覆工艺对高熵合金组织与性能影响

为了探究激光熔覆工艺对高熵合金组织和性能的影响,使用激光熔覆技术在Q235基材表面制备不同熔覆工艺下的高熵合金涂层.利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪等对高熵合金涂层进行显微组织形貌的观察及物相分析;利用显微硬度计、摩擦磨损试验机对涂层的硬度及耐磨性进行研究.结果表明,宏观形貌上,扫描速度一定时,激光功率增大,涂层宽度增加,涂层表面更加平整;激光功率一定时,扫描速度增加,熔覆层的宽度减小,相结构主要由体心立方(BCC)和面心立方(FCC)组成,扫描速度的增大或激光功率的降低,涂层中的晶粒变细小,且部分区域的胞状晶有向树枝晶生长的趋势,涂层硬度明显高于基材,最高可以达到553 HV,耐磨性要优于基体.     

WC对电子束熔覆CoCrCuFeNi高熵合金涂层组织的影响

利用电子束熔覆技术在304不锈钢表面制备了WC_x/CoCrCuFeNi_(1-x)(x=0,0.1,0.2,0.3)高熵合金复合涂层。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对不同WC含量的复合涂层的相组成和显微组织进行了分析。采用显微维氏硬度测试计测量复合涂层的表面硬度。结果表明,不同WC含量的高熵合金涂层均由简单面心立方结构(FCC)相组成,且随着WC含量增加,FCC相的衍射峰强度逐渐减弱,衍射峰的位置也逐渐往低角度方向偏移。当涂层中不含WC时,涂层组织主要由等轴晶组成,含有WC时,涂层中下部出现少量柱状晶。相较于激光熔覆和电弧熔炼,高能电子束极大的冷却速率有利于抑制成分偏析,因此,涂层中偏析程度较小。随着WC含量增加,涂层中裂纹越来越少,同时硬度先增大后减小。     

激光熔覆AlxCoCrCuFeNi高熵合金涂层组织与耐磨性

利用激光熔覆技术在45钢基体表面制备AlxCoCrCuFeNi(x=0.5,0.75,1.0,1.25,1.5)高熵合金涂层,研究了 Al元素含量对涂层组织结构、相组成、硬度及耐磨性的影响规律,重点分析了非平衡凝固快冷条件对高熵合金涂层形核的影响机制.AlxCoCrCuFeNi涂层具有BCC和FCC结构,随Al元素含量的增加FCC逐渐向BCC转变,高熔点Fe,Cr元素偏聚于BCC相中,Cu元素以富Cu相形式存在.涂层硬度随Al含量的增加而增大,合金体系为Al1.5CoCrCuFeNi时硬度达到最大为807.3HV0.2,耐磨性与硬度呈正相关性.激光熔覆非平衡快冷条件抑制了金属间化合物等有序相的形核、生长,有利于高熵合金固溶体相的形成.     

B对FeCoCrNiSiBx高熵合金激光熔覆层组织和硬度的影响

采用激光熔覆制备了FeCoCrNiSiB_x高熵合金熔覆层,利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度计研究微量硼元素(摩尔比x=0、0.02、0.04、0.06、0.08)对FeCoCrNiSiB_x高熵合金熔覆层组织和硬度的影响。结果表明:无B高熵合金涂层组织主要为胞状晶。B的添加会促进枝晶的生成,逐渐形成鱼骨状树枝晶,但过量的B会破坏枝晶完整性,形成蠕虫状晶。此外,高熵合金熔覆层组织为FCC和BCC双相结构,B元素的添加会形成大量0.1~2.6 μm的Cr₂B第二相,有助于提高熔覆层硬度,其中x=0.06时激光熔覆层的硬度最高,约为537 HV0.2。     

WC颗粒对激光熔覆高熵合金SiFeCoCrTi涂层的组织及性能的影响

采用激光熔覆技术,在Q235钢基体上制备了高熵合金SiFeCoCrTi涂层,并研究了WC颗粒对高熵合金涂层的组织及性能的影响。通过OM,XRD,SEM,硬度试验,磨损试验等手段探究了高熵合金涂层的微观形貌,相结构,硬度及磨损性能。结果表明,高熵合金SiFeCoCrTi涂层组织为胞状树枝晶,主要由bcc相和金属间化合物构成。添加WC后,涂层中形成了致密细小的枝状晶,而且形成了大量的金属间化合物,如TiCo_3、Co_(1.07)Fe_(18.93)。同时WC添加使得基材的稀释率降低,涂层的性能明显提高,其涂层平均硬度提升23%,涂层摩擦系数和磨损率都明显减小,耐磨性能显著提高。     

退火温度对激光熔覆AlFeCrCoNiTi高熵合金涂层组织与性能的影响

采用激光熔覆法制备AlFeCrCoNiTi高熵合金涂层,研究涂层经600、800和1200℃退火处理后的组织和性能。结果表明:快速凝固抑制了该合金涂层金属间化合物的析出,涂层组织为树枝晶结构,主要由体心立方固溶体(BCC)构成,具有较高的硬度,其平均显微硬度为698HV;经不同温度退火后,涂层组织长大不明显,硬度没有明显下降,相结构和硬度的高温稳定性好;Fe、Al在枝晶中富集,而Cr、Co、Ni、Ti在枝晶间富集;随着退火温度升高,偏析程度加剧。     

激光熔覆FeCoCrxNiB高熵合金涂层的组织结构与耐磨性

为探究Cr元素对高熵合金涂层组织结构和性能的影响,在45钢基体上用激光熔覆方法制备了FeCoCrxNiB高熵合金涂层,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度和耐磨测试等方法研究了Cr含量对FeCoCrxNiB激光熔覆高熵合金涂层组织结构、硬度和耐磨性能的影响。结果表明:熔覆态高熵合金的组织均由先共晶M2B相和共晶组织(面心立方结构相(FCC)+M2B相)组成。随着Cr含量的增加,共晶组织含量增多,M2B相减少,先共晶硼化物形态呈现不规则颗粒状到树枝状再到条块状的变化,共晶组织形貌由蜂窝状向片层状转变。涂层平均硬度随着Cr含量增加逐渐降低,FeCoCr0.5NiB涂层平均硬度最高为860HV0.2。涂层的耐磨性能与硬度呈正相关关系,即FeCoCr0.5NiB涂层耐磨性最高,FeCoCr3NiB涂层耐磨性最低。     

Q235钢等离子熔覆CoCrCuFeMnNi高熵合金涂层

在Q235钢基体上采用等离子弧熔覆法制备了CoCrCuFeMnNi高熵合金涂层。采用SEM、EDS、XRD等研究了涂层的组织,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度分布。结果表明：采用等离子熔覆等摩尔Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni单质金属混合粉,形成了无裂纹、无孔等与基体冶金结合的高熵合金涂层。涂层厚度约为1mm,主要由FCC1固溶体枝晶和少量枝晶间组织组成,枝晶间为BCC、FCC2相。涂层的显微硬度大约为260～390 HV0.2,明显高于基体的硬度150～180 HV0.2。     

氩弧熔覆AlxCoCrFeCuNi高熵合金涂层组织与耐磨性

目的 利用氩弧熔覆技术在45钢表面制备出AlCrFeCoCuNi高熵合金涂层，改善其耐磨性能。方法 采用机械球磨方式将Al、Cr、Fe、Co、Cu、Ni粉均匀混合，预涂敷在45钢表面，利用氩弧熔覆技术制备出不同Al物质的量之比的高熵合金涂层。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及能谱分析仪分析涂层的物相及显微组织，利用显微硬度仪测试涂层表面及截面的显微硬度。采用摩擦磨损试验机测试涂层的摩擦系数及磨损率，分析涂层的耐磨性能。结果 Al_xCrFeCoCuNi高熵合金涂层物相主要包括面心立方(FCC)相和体心立方(BCC)相，当Al物质的量之比小于0.5时，涂层由FCC相构成；当Al物质的量之比为1.0～2.0时，涂层由BCC+FCC相构成；当Al物质的量之比达到2.5时，涂层仅存在BCC相。Al_xCrFeCoCuNi高熵合金涂层组织由等轴晶、柱状晶及白色的晶界构成，且较为致密。Al物质的量之比的增加使得涂层的显微硬度提升，当Al物质的量之比为2.5时，涂层最高硬度为710 HV0.5。在相同磨损条件下，Al_xCrFeCoCuNi...     

激光熔覆CoCrFeNiTix高熵合金涂层的组织与性能

目的 研究Ti含量对激光熔覆CoCrFeNi高熵合金涂层的组织和性能的影响。方法 利用激光熔覆技术在45钢表面制备CoCrFeNiTi_x（x表示摩尔比值,x为0、0.2、0.4、0.6、0.8）高熵合金熔覆层,并通过Leica DVM6光学显微镜、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、显微硬度计、电化学工作站等设备,对单道和多道熔覆试样的宏观形貌、显微组织、显微硬度、耐腐蚀性能等方面进行分析研究。结果 随着Ti含量的增加,熔覆层的稀释率逐步增大,涂层与基材之间的冶金结合性能变好,但表面的成形质量变差;熔覆层随着Ti含量的增加,由单一的面心立方（FCC）相变为面心立方（FCC）和体心立方（BCC）相混合;在Ti含量的增加过程中,熔覆层的组织由树枝晶变为没有明显方向的等轴晶,且晶粒趋于细化;熔覆层的硬度随着添加元素Ti含量的增加而逐步提高,当x=0.8时硬度值提高至502.39HV0.3;随着Ti含量的增加,熔覆层的腐蚀电位逐渐先向正方向移动,后向负方向移动,腐蚀电流密度先减小后略有增加。结论 在CoCrFeNi合金体系中添加Ti元素,会导致熔覆层的成形质量恶化...     

功率对激光熔覆(Fe0.25Co0.25Ni0.25Cr0.125Mo0.125)86B14涂层组织均质性及磨损性能的影响*

目前激光熔覆缺少对涂层组织、相结构纵向均质性与性能关联的研究。采用激光熔覆技术,选取不同的激光功率,制备(Fe_0.25Co_0.25Ni_0.25Cr_0.125Mo_0.125)₈₆B₁₄ 高熵合金涂层;借助电子探针(EPMA)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和 X 射线衍射仪(XRD)等观察涂层微观组织与物相纵向分布,利用显微硬度计和摩擦磨损试验机测试涂层不同深度部位显微硬度及磨损性能,分析激光功率对熔覆(Fe_0.25Co_0.25Ni_0.25Cr_0.125Mo_0.125)₈₆B₁₄ 涂层纵向组织、物相分布影响规律及磨损性能。结果表明：三种功率下,涂层均由 BCC+FCC 相、硬质相 Mo₂B 组成,Mo₂B 在枝晶间富集。随着功率的增加,涂层中底部显微组织由细枝晶向粗大的柱状晶转变。三种涂层硬度均由表及里先增加后降低,摩擦因数先降低后增加;但是当激光功率为 1.6 kW 时,涂层呈现以 BCC 相为主的 FCC+BCC 双相结构,且由表及里 BCC 相含量不断增加、Mo₂B 含量逐渐减少,涂层组织均质化最高,摩擦因数变化梯度最小,耐磨损性能最佳。激光功率会影响熔覆高熵合金耐磨涂层均质性,进而影响摩擦性能的稳定性。     

Synthetic Effect of Cr and Mo Elements on Microstructure and Properties of Laser Cladding NiCrxMoy Alloy Coatings

NiCr_xMo_y (x = 1, 1.5; y = 0, 0.1, 0.3) alloy coatings were prepared on the Q235 substrate by laser cladding under the protection of argon. The phase composition, microstructure, corrosion behavior, and mechanical properties of the NiCr_xMo_y alloy coatings were investigated using X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, electrochemical tests, X-ray photoelectron spectroscopy, microhardness, and nanoindentation tests. As the Cr content increased, the phase composition of the coatings changed from a single face-centered cubic (FCC) structure to a dual-phase structure coexisting with body-centered cubic (BCC) and FCC structures, while the addition of Mo promoted the precipitation of σ phase. The appearance of a homogeneous dual-phase structure and some amount of σ phase played a positive role in the corrosion resistance of NiCr_xMo_y coatings. Cr³⁺ ions and Mo⁶⁺ ions in the passive film enhanced the stability of the coatings. The nanoindentation tests showed that the nanohardness (6.71 GPa) and elastic modulus (184.40 GPa) of BCC phase were higher than those of the FCC phase (5.19 GPa and 155.26 GPa, respectively). Overall, the BCC phase and σ phase improved the mechanical properties of the coatings.     

Microstructure evolution of WC/Fe-based coating by plasma cladding

The composite coatings were formed by plasma cladding Fe-based alloy(Fe-Cr-B-Si) added 10%, 30% and 50%(mass fraction) nickel-clad WC respectively on Q235 steel. The microstructure evolution and microhardness of the coatings were investigated. The WC particles were completely melted into the composites coating when 10% WC was added, however, when 30% or 50% WC was added, only part of them could be melted in the coatings. Two significantly different solidification microstructures were found. When WC content is 10% or 30%, the microstructure is mainly dendrites and inter-dendrite eutectics, while when the content of WC reaches 50%, it becomes remained WC particles, Fe3W3C carbide faceted dendrite and eutectics hypereutectic structure. The microhardness of these three coatings reaches 560-600, 650-810 and 920-1 100 HV0.2 respectively, and is improved with the increasing of WC content.     

Addition Al and/or Ti Induced Modifi cations of Microstructures,Mechanical Properties,and Corrosion Properties in CoCrFeNi High-Entropy Alloy Coatings

The purpose of this work is to study the influences of Al and/or Ti addition on the microstructures, mechanical properties and corrosion properties of CoCrFeNi-(Al, Ti) high entropy alloy(HEA) coatings. Three coatings, AlCoCrFeNi(Ⅰ), CoCrFeNiTi_(0.5)(Ⅱ) and AlCoCrFeNiTi_(0.5)(Ⅲ), were fabricated by laser cladding successfully. The AlCoCrFeNi(Ⅰ) coating exhibited a simple body-centered cubic(BCC) solid-solution structure, whereas the CoCrFeNiTi_(0.5)(Ⅱ) alloy exhibited a face-centered cubic(FCC) solid-solution and a small amount of Laves phase. The BCC phases in AlCoCrFeNiTi _(0.5)(Ⅲ) coating were characterized as Fe–Cr rich disordered BCC phases(A2) and Al-Ni–Ti-rich ordered BCC phases(L2_1) separately. The AlCoCrFeNiTi_(0.5)(Ⅲ) coating with dual-phase BCC structure showed the optimal performance of both mechanical and corrosion properties, which was superior to BCC-based AlCoCrFeNi(Ⅰ) and FCC-based CoCrFeNiTi_(0.5)(Ⅱ) coatings. Nanoindentation tests and quantitative investigations on the strengthening mechanisms of AlCoCrFeNiTi_(0.5)(Ⅲ) coating were conducted, suggesting that the precipitation strengthening is the dominant strengthening mechanism. In short, the addition of moderate amount of Al and Ti in CoCrFeNi HEA shows potential for the development of a high strength and corrosion-resistant coating.     

激光功率对激光熔覆WCP/Ni基金属陶瓷涂层的组织与磨损性能的影响

研究了3种不同功率(1．8kW、2．2kW、2．6kW)对激光熔覆WCp／Ni基金属陶瓷涂层的组织与磨损性能的影响．选择合适的激光功率(2．2kW)，可以获得WCp均匀分布并与基体合金结合良好的WCp／Ni涂层．激光熔覆过程中WC颗粒与基体合金界面间发生了扩散反应溶解，导致未熔WC颗粒周围形成了块状的富W碳化物，功率较高时更加明显．激光熔覆WCp／Ni基涂层由未熔WC颗粒，块状或枝晶状的富W碳化物，杆状的富Cr碳化物以及其间的γ枝晶固溶体及其共晶组织所组成．不同激光功率下的WCp／Ni涂层的显微硬度与耐磨性均远高于Ni60涂层，其中2．2kW功率的WCp／Ni基涂层的显微硬度最高，耐磨性最好。     

钛合金表面激光熔覆AlBxCoCrNiTi高熵合金涂层的组织与性能

目的研究AlB_xCoCrNiTi(x=0、0.5、1)高熵合金涂层的组织及性能,提高钛合金表面硬度及耐磨性。方法采用激光熔覆技术在TC4钛合金表面制备出AlB_xCoCrNiTi高熵合金涂层,运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)等材料分析手段,研究了B含量对高熵合金涂层形貌、组织结构、成分的影响,并采用维氏硬度计以及摩擦磨损试验检测了熔覆涂层的硬度和耐磨性能。结果高熵合金涂层与基体的整体结合形貌良好。未添加B的高熵合金涂层主要由BCC相和晶体结构类似(Co,Ni)Ti_2相组成。随着B的加入,高熵合金涂层的晶粒得到细化,BCC相含量增加,(Co,Ni)Ti_2相含量有所减少,且熔覆层原位生成了TiB_2硬质相,TiB_2硬质相含量随B含量的增加而增加。熔覆涂层的硬度和耐磨性与B含量呈正相关关系,AlB_1CoCrNiTi高熵合金涂层的平均显微硬度最大,为814HV,且AlB_1CoCrNiTi高熵合金涂层的磨损量最小,其耐磨性约为未添加B的高熵合金涂层的7倍。结论 B含量的增加,有助于改善AlB_xCoCrNiTi高熵合金涂层的摩擦学性能,AlB_xCoCrNiTi高熵合金涂层有效提高了钛合金表面的硬度及耐磨性能。     

钼对钴基合金激光熔覆层组织与耐磨性的影响

利用激光熔覆技术在低碳钢基体表面制备了钴基合金涂层.利用金相显微镜(OP)、扫描电镜(SEM)及x射线衍射仪(XRD)等研究了不同Mo元素含量的钴基合金涂层的组织结构;通过采用显微硬度试验、滑动磨损试验等方法进行性能测试.结果表明,含5.4%Mo的合金熔覆层主要组成相为γ-Co,Cr_(23)C_6,而含28%Mo的合金涂层主要相组成为γ-Co,Cr_(23)C_6,Co_3Mo_2Si_2和NiCor等相;含5.4%Mo涂层的组织主要为柱状生长树枝晶;含28%Mo单道涂层的结合区为紊乱的粗大树枝晶,中部为向上生长的细小的树枝晶,表层为细小的等轴晶,多道搭接涂层组织为细小的等轴晶;含28%Mo涂层的显微硬度可达800 HV以上,比含5.4%Mo涂层的硬度提高了一倍;耐磨性也有不同程度的提高.

Abstract：

Co-based alloy coatings with different Mo content (5.4% and 28 % ) on the surface of low carbon steel were prepared by laser cladding. The microstructure and phases composition of the coatings were investigated by means of optical microscope (OP), scanning electron microscope (SEM) and X-ray diffraction instrument (XRD). Microhardness and sliding wear resistance of the coatings were also tested. The results indicated that the main phases in Co-based alloy coatings with 5.4%Mo were γ-Co and Cr_(23) C_6. Another two phases of Co_3 Mo_2 Si and NiCoCr were identified in Co-based alloy coatings with 28% Mo. Directional dendrite was observed in Co-based alloy coatings with 5.4% Mo. Unidirectional dendrite at the interface, followed by fine dendrite at the central zone and equiaxed grain near top surface were found in Co-based alloy single coatings with 28% Mo, and almost all fine equiaxed grains appear in the multi-track coatings. The microhardness of Co-bascd alloy coatings with 28% Mo reaches up to 800 HV, which was 2 times of that of Co-based alloy coatings with 5.4% Mo. The sliding wear resistance was also improved.