FeCoCr0.5NiBSix高熵合金涂层的高温冲蚀磨损性能

目的研究FeCoCr_(0.5)NiBSi_x高熵合金在高温冲蚀下的表面形貌、冲蚀机理和磨损性能。方法在45钢基体上用激光熔覆方法制备FeCoCr_(0.5)NiBSi_x(x=0.1～0.4)高熵合金涂层,将不同Si含量的FeCoCr_(0.5)NiBSi_x高熵合金涂层分别在室温和650～900℃下进行冲蚀试验。利用SEM和EDS等方法分析涂层截面和表面冲蚀形貌,同时测试涂层的显微硬度和冲蚀磨损率。结果 FeCoCr0.5NiBSix涂层由简单FCC固溶体和硼化物两相组成,Si元素易固溶在FCC固溶体中。FeCoCr0.5Ni BSix涂层的冲蚀形貌在低角度冲蚀下以犁沟和切削为主,而在高角度下则出现挤压坑。随着Si添加量的增加,FeCoCr_(0.5)NiBSi_x涂层的硬度先下降后升高,这与涂层在低角度下的冲蚀磨损率规律相反,而与高角度下的规律一致。Fe CoCr0.5NiBSix涂层的冲蚀磨损规律正好与304不锈钢相反,其冲蚀磨损率均随着冲蚀攻角和温度的增加而明显增大,30°攻角下呈现出最小的冲蚀磨损率(8.2 mg/cm2)。结论 FeCoCr0.5Ni BSix涂层的冲蚀磨损机理类似于脆性材料,低角度下以切削和犁沟破环形式为主,高角度下则以挤压破环和脆性破碎形式为主。Fe Co Cr0.5Ni BSix涂层在低角度下的冲蚀磨损性能明显好于304不锈钢。     

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。     

熔覆电流对CoCrFeNiMo高熵合金涂层组织与耐磨性的影响

为了探索制备工艺对高熵合金涂层组织与性能的影响,利用氩弧熔覆方法在Q235钢表面制备了等摩尔比CoCrFeNiMo高熵合金涂层.采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等研究了涂层的组织形貌及物相,采用显微硬度计和摩擦磨损试验机分析了涂层的硬度和耐磨性.结果 表明:采用氩弧熔覆方法能成功在Q235钢表面制备出厚度在2 mm以上的CoCrFeNiMo高熵合金涂层;靠近涂层顶部,熔覆电流对涂层的组织影响明显;随着熔覆电流的增加,涂层中上部过渡区组织由胞状晶向枝状晶和等轴晶转变,同时出现晶粒细化现象,BCC、FCC两相固溶体逐渐转变到BCC单相固溶体.随熔覆电流的增加,涂层的硬度和耐磨性均先升高后降低,涂层表层硬度最大,向基体方向呈下降趋势.当熔覆电流为200 A时,涂层的表层硬度最高,达626.7 HV0.2,约为Q235基体的4倍,其耐磨性也最好.涂层的磨损机制主要为粘着磨损,熔覆电流为200 A制备的涂层伴随有磨粒磨损.     

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。     

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.     

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MoFeCrTiWSix多主元合金涂层组织和性能研究

在Q235钢表面激光熔覆制备了MoFeCrTiWSi_x(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)多主元合金涂层,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和硬度计等系统研究了Si对涂层的组织、相结构、显微硬度及高温抗氧化性能的影响。结果表明:激光熔覆MoFeCrTiW多主元合金涂层为简单bcc结构,组织为等轴晶。添加Si后,涂层主体相仍为bcc结构,当x≥0.4后,会有少量金属间化合物生成,合金涂层由先共晶bcc相和共晶组织(bcc相+Cr5Fe50Mo8.9Si5.2Ti20.4相)组成,随着Si量的增加,先共晶相的形态由胞状树枝晶转变为柱状树枝晶和等轴树枝晶,共晶组织逐渐增多。涂层从表面至结合区的混合熵呈高熵-中熵变化。涂层硬度和900℃时的抗氧化性能随着Si含量的增加有所提高,当x=1时,涂层平均硬度及抗氧化性能最高。     

激光熔覆CoCrNiMnTix高熵合金涂层组织及耐磨性能研究

目的 针对高铁制动盘等高速强力磨损的关键件,设计激光熔覆CoCrNiMnTix高熵合金涂层,提高表面的硬度和耐磨性。方法 采用激光熔覆技术在Q235钢表面制备CoCrNiMnTix高熵合金涂层,利用XRD和SEM对涂层微观组织进行表征,通过显微硬度计和纳米压痕仪测试涂层硬度,运用摩擦磨损试验机和三维形貌仪研究涂层的摩擦磨损性能。结果 在激光熔覆CoCrNiMnTix涂层中,随着Ti含量的增加,涂层物相由单一的FCC相转变为FCC+Laves相。由于固溶强化以及Laves相含量增多,涂层的显微硬度不断提高,CoCrMnNiTi硬度达到523HV0.1,最高纳米硬度达到6.91 GPa。CoCrNiMnTix系涂层的弹性模量大小相近。随着Ti含量的增加,涂层的耐磨性呈现升高趋势,当Ti的摩尔分数增加至0.75时,涂层具有最好的耐磨性,但进一步增加Ti含量时,由于脆硬性的Laves相逐渐增多,磨损形式由低Ti含量时的粘着磨损逐渐转变为高Ti含量时的磨粒磨损,使涂层耐磨性能下降。结论 激光熔覆CoCrMnNiTix涂层可以显著提高基体的耐磨性,Ti的摩尔分数为0.75时,在FCC基体中形成了少量Laves相,既提高硬度,又实现强韧配合,涂层表现出最佳的耐磨损性能。     

碳含量对Al0.5Co0.5NiCrFe高熵合金涂层组织与性能的影响

使用氩弧熔覆制备不同碳含量Al_0.5Co_0.5NiCrFe高熵合金涂层,研究碳含量对Al_0.5Co_0.5NiCrFe高熵合金涂层组织与性能的影响。结果表明:碳加入后,高熵合金均由单一的FCC结构组成,并没有表征出其他物质,但根据高熵合金显微组织与能谱分析可以发现,高熵合金的枝晶间有碳铬化合物生成。高熵合金涂层的组织为典型的树枝晶结构,随着碳含量的增加,组织不断细化。随碳含量的增加,高熵合金涂层的硬度不断升高,当碳含量为4%时,硬度(383.2 HV0.5)和耐磨性均为最佳。随碳含量的不断增加,高熵合金的耐腐蚀性先增强后减弱,碳含量为2%时耐腐蚀性最佳。根据单位面积氧化增量,高熵合金的抗氧化性先增大后减小,当碳含量为2%时,抗氧化性最佳。     

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.     

铬铁原矿粉掺杂制备CrFeNiSiAl0.5高熵合金涂层及其组织性能

目的 以40Cr钢为基体,制备掺杂铬铁原矿粉的CrFeNiSiAl0.5高熵合金涂层,提高其硬度与耐磨性.方法 在Cr、Fe、Ni、Al、Si纯金属粉末中掺杂铬铁原矿粉,矿粉有效原子数分数为0％、5％、10％、15％时,采用激光熔覆技术,在40Cr钢基体上制备CrFeNiSiAl0.5高熵合金涂层.利用X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电子显微镜,表征高熵合金涂层的物相结构及微观组织.利用硬度计、磨粒磨损机,对涂层的硬度及耐磨性能进行表征.结果 不含铬铁原矿粉时,高熵合金涂层为单一的BCC相,铬铁原矿粉为10％时,出现FCC相.高熵合金涂层微观组织以胞状树枝晶为主,涂层与结合区存在明显分界,与基体呈良好的冶金结合.不含铬铁原矿粉时,高熵合金涂层平均硬度值为643.5HV;铬铁原矿粉为15％时,涂层平均硬度值为838.1HV,是基体的3.4倍.磨损率随铬铁原矿粉占比的增加而降低,铬铁原矿粉有效原子数分数为15％时,磨损率约为0.14 mg/mm2,耐磨性能最好.结论 在40Cr钢基体上成功制备出了以铬铁原矿粉为掺杂组元的高熵合金涂层,铬铁原矿粉的掺入,提升了CrFeNiSiAl0.5高熵合金涂层的硬度与耐磨性.     

含B量对激光熔覆FeCoCrNiB_x(x=0.5,0.75,1.0,1.25)高熵合金涂层组织结构与耐磨性的影响

采用激光熔覆技术制备FeCoCrNiBx高熵合金涂层,用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、硬度和耐磨测试等方法,研究了B含量对激光熔覆FeCoCrNiBx高熵合金涂层的组织结构、硬度和耐磨性能的影响。结果表明,随B含量的增加,合金相结构逐渐由fcc固溶体结构转变为fcc固溶体和M3B相共存,M3B相主要为Cr、Fe硼化物。随B含量的增加,枝晶组织中析出颗粒状和短棒状的M3B相,且M3B相逐渐长大成长条状。B的增加显著提高合金涂层的硬度,由4470 MPa增加到8480 MPa,且磨损量随着B的增加而减少。     

激光熔覆AlxNbMn2FeMoTi0.5高熵合金涂层的组织与性能

使用激光熔覆技术在Q235钢基体上制备Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5高熵合金涂层,期望借此提高干切削技术适用刀具表层的硬度和耐磨性。经过初步筛选之后,主要研究了Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5(x=1、1.5、2)高熵合金涂层体系,并采用XRD和3D激光扫描成像等手段分析了不同Al含量的Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5合金涂层的晶相结构、显微组织和具体元素分布。结果显示,对于Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5高熵合金涂层,随着Al含量的增加,涂层的相结构由单一的BCC相逐渐转变为双相BCC结构,晶粒逐渐细化。当x=2时,Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5高熵合金涂层硬度最高,平均为1089.6 HV0.3,大约为基材的5倍,且其具有最优的耐磨损性能。x=1.5时,Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5高熵合金涂层的自腐蚀电位最高,自腐蚀电流密度最小,耐腐蚀性最好。     

超声滚压强化对CoCrFeMnNiM(M=Ti,Mo)高熵合金激光熔覆层耐磨性的影响EI北大核心CSCD

CoCrFeMnNi高熵合金较低的硬度和较差的耐磨损性能限制了其在表面工程领域的应用。利用激光熔覆技术制备强化的CoCrFeMnNiM(M=Ti,Mo)高熵合金熔覆层,并通过超声表面滚压(USRE)技术强化熔覆层表面。采用XRD、FSEM、EDS、AFM、显微硬度计和摩擦磨损试验机等研究USRE处理对高熵合金激光熔覆层的微观组织、表面形貌、力学性能和摩擦学性能的影响。结果表明:CoCrFeMnNiTi高熵合金激光熔覆层由面心立方(FCC)结构的固溶体相和TiC原位析出相组成,CoCrFeMnNiMo高熵合金激光熔覆层仍由单一的FCC固溶体相组成。USRE处理后涂层的相构成均未发生变化,但CoCrFeMnNiMo涂层的晶粒尺寸得到更明显的细化。USRE处理降低了高熵合金激光熔覆层的表面粗糙度,提高了残余压应力和显微硬度,并且USRE处理对CoCrFeMnNiMo涂层的效果提升更加显著。经过相同工艺参数的USRE处理后,CoCrFeMnNiTi高熵合金激光熔覆层的体积磨损率由1.90×10^(-4)mm^(3)/(N·m)降低到0.71×10^(-4)mm^(3)/(N·m);但由于磨损机制的转变和表面脆性的增大,CoCrFeMnNiMo高熵合金激光熔覆层的磨损率反而上升。探讨了超声表面滚压处理对高熵合金涂层的适用性,可为高熵合金涂层耐磨性的强化提供参考。     

激光熔覆制备高熵合金涂层的研究进展

激光熔覆技术具有高的冷却速度、低的稀释率、涂层与基体冶金结合等优点,采用激光熔覆技术制备耐磨性和耐腐蚀好的高熵合金涂层是近几年高熵合金领域的研究热点之一。首先概括了激光熔覆技术制备的高熵合金体系及组织结构特征,大多高熵合金涂层以固溶相为主,少数合金涂层形成了非晶相,与熔炼制备高熵合金块体材料相比,涂层组织具有均匀、细小致密等特点。然后介绍了涂层的性能特征,涂层具有较高的硬度、良好的耐磨性,同时指明高耐磨性涂层不仅具有高的硬度,同时还需要具有一定的塑韧性。涂层合金中大多包含有Al、Cr、Si和Co等形成稳定氧化膜的元素,呈现优异的抗腐蚀性能。随后重点概述了合金元素（Al、Mo、V、Ti、B、Ni、Nb和Cu等）、熔覆工艺参数（激光功率、扫描速度和预制层粉末厚度）和热处理工艺对涂层组织结构和性能的影响规律。其中,熔覆工艺参数对涂层组织结构和性能的影响研究相对较少,将是未来研究的重点内容之一。最后对激光熔覆技术制备高熵合金涂层存在的问题和未来的研究方向做了展望。     

激光熔覆CoCrFeNiSix高熵合金涂层的组织与性能

为了探究Si元素含量对CoCrFeNiSi_x(x=0.5,1.0,1.5)高熵合金涂层的组织与性能的影响,采用激光熔覆技术制备高熵合金涂层,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、显微硬度仪、摩擦磨损试验机、电化学工作站等表征了涂层的物相组成、微观组织以及元素分布、硬度值、耐磨性能和耐腐蚀性能. 研究表明,随着Si元素的含量增加,合金物相由单相面心立方结构转变为面心立方结构、Si元素化合物(σ)相结构,最后形成面心立方结构、体心立方结构和σ相混合结构.涂层的组织主要由柱状晶转变成树枝晶,最后形成胞状晶;同时,涂层的硬度不断提高,当Si含量为1.5时,涂层的平均硬度值达到最高,为619.04 HV0.2,约为基体的2.67倍.涂层的磨损量、摩擦系数随着Si含量的增加而减少,耐磨性能显著提高.涂层在3.5%NaCl溶液中腐蚀性能随着Si含量的增加先增加后降低,当Si含量为1.0时,涂层的耐腐蚀性能最优.