退火处理对激光熔覆FeCoCrNiB/SiC高熵合金涂层组织与性能的影响

采用激光熔敷技术在45号钢表面制备不同SiC含量的FeCoCrNiB/SiC高熵合金涂层。研究退火温度对FeCoCrNiB/SiC涂层组织结构、硬度和耐磨性的影响。结果表明：未加SiC时,涂层由简单FCC固溶体和柳叶状Cr2B相组成。加入SiC后涂层中基体仍然为简单FCC固溶体,但基体内部出现了条状碳化物M7C3和方块状硼化物Fe2B。随着SiC添加量的增加,FeCoCrNiB/SiC涂层析出碳化物和硼化物颗粒尺寸显著变小,碳化物含量逐渐增多,涂层硬度和耐磨损性显著提高。FeCoCrNiB/SiC涂层经过高温退火后相结构较稳定,但组织有一定程度的粗化。添加10wt%SiC的涂层在900 ℃高温退火后硬度下降仅4 %,具有良好的抗高温软化特性。添加SiC颗粒改变了FeCoCrNiB涂层的磨损机制,抑制了涂层的氧化磨损。FeCoCrNiB/SiC涂层经900 ℃高温退火后仍保持良好的耐磨损性能。     

WC颗粒对激光熔覆FeCoCrNiB高熵合金涂层组织结构与耐磨性的影响

采用CO2横流激光器制备添加WC颗粒的FeCoNiCrB高熵合金涂层,研究WC颗粒对涂层组织结构和耐磨性能的影响。结果表明:未加WC时,涂层由条状M3B相和基体fcc相两相组成。当WC含量为5%时,涂层中出现M3C相,涂层由M3B相、fcc相和M3C组成。当WC含量为10%时,涂层组织发生较大变化,变为枝晶组织,其中枝晶对应M23(C,B)6相,枝晶间由网状M7(C,B)3相和fcc相组成。WC含量为20%时,涂层仍为枝晶组织,枝晶对应M23(C,B)6相,枝晶间中网状组织消失,枝晶间为fcc相。随着WC含量的增加,涂层的硬度和耐磨性能提高。     

退火对激光熔覆制备FeCrNiCoMn高熵合金涂层组织与性能的影响

采用气雾化法制备了FeCrNiCoMn合金粉末,并在45钢基体上激光熔覆制备出了FeCrNiCoMn高熵合金涂层。分别采用SEM、EDS、XRD对粉末、涂层的微观形貌及相结构进行了分析,并测试了涂层的硬度。对涂层在300℃、550℃、700℃时退火4 h,研究涂层的抗高温软化性。结果表明:气雾化制备的合金粉末具有较好的球形度,FeCrNiCoMn涂层由单一的FCC相构成,组织为椭球状的枝晶与枝晶间形貌;不同温度退火后的涂层保持FCC相不变;在550℃以下退火,涂层组织无变化,但在700℃退火后,涂层组织变化明显;退火前后涂层的硬度无明显变化。     

WC颗粒对激光熔覆FeCoCrNiCu高熵合金涂层组织与硬度的影响

采用CO2横流激光器制备添加WC颗粒的FeCoCrNiCu高熵合金涂层,研究WC含量对涂层的组织结构及硬度的影响.结果表明:不同WC含量的高熵合金涂层均由简单的面心立方结构(FCC)和体心立方结构(BCC)两相组成.随着WC含量的提高,涂层中FCC相含量不断减少,BCC相含量不断增加.WC颗粒在激光熔覆过程中发生溶解并完全溶入FCC相和BCC相中,并未引起复杂碳化物相的生成.不同WC含量的涂层均为树枝晶组织.激光熔覆过程中的快速凝固条件有利于抑制枝晶和枝晶间的成分偏聚.WC含量的提高使枝晶细化,硬度提高.     

退火对激光熔覆AlCoCrFeNiTi0.5高熵合金涂层组织和耐磨性的影响

对激光熔覆AlCoCrFeNiTi_0.5高熵合金涂层进行900℃退火,保温5h处理。主要对退火前后样品的微观结构和耐磨性进行研究。XRD结果表明,退火后的AlCoCrFeNiTi_0.5高熵合金涂层,其相组成有Co₃Ti和BCC结构的AlFe固溶相,出现典型的成分均匀的网状调幅分解组织;退火后的平均显微硬度达到989HV_0.5,比退火前提高了73.5%;耐磨性测试结果显示,退火后磨损量比退火前降低了92.5%,磨损宽度是退火前的50%。     

合金元素对激光熔覆高熵合金涂层影响的研究进展

介绍了激光熔覆高熵合金涂层的硬度、耐蚀性、热稳定性及抗高温氧化性等性能。总结了合金元素对高熵合金涂层性能的影响。阐述了激光熔覆技术制备高熵合金涂层近些年的研究进展,并且指出了该技术制备涂层所存在的问题以及未来展望,以期制备出性能优异的高熵合金涂层。     

时效对激光熔覆FeCoCrNiB0.5高熵合金激光涂层组织和硬度的影响

采用激光熔覆方法在Q235钢上制备FeCoCrNiB_0.5高熵合金涂层,利用XRD、SEM以及显微维氏硬度计等,研究时效温度对涂层的显微组织、相结构及硬度的影响。结果表明,涂层由FCC结构固溶体和M₂B两相构成,并且相结构具有很好的高温稳定性。涂层经过800 ℃和900 ℃时效后,枝晶内有大量的颗粒状M₂B相脱溶物析出;而1000 ℃时效后,枝晶间的M₂B相显著粗化,涂层中树枝晶组织消失。FeCoCrNiB_0.5高熵合金涂层的硬度为447 HV0.2,且涂层硬度随时效温度升高而逐渐降低。     

退火对等离子熔覆FeCoCrNiAl高熵合金涂层组织与耐磨性的影响

目的 通过退火来提高等离子熔覆FeCoCrNiAl高熵合金涂层的耐磨性。方法 通过等离子熔覆技术在45号钢基体上制备了FeCoCrNiAl高熵合金涂层,并分别在500、800、1200℃温度下退火2 h。退火前后的涂层由XRD、能谱仪、扫描电镜、三维形貌仪、摩擦磨损试验机、硬度仪对其组织形貌及力学性能进行测试与表征。结果 退火前的FeCoCrNiAl熔覆涂层由BCC相和大量非稳态FCC相构成。经500℃退火后,涂层形成了单一BCC相;经800℃退火后,涂层中的BCC相开始转变并析出均匀分布的FCC相。以上两个涂层的硬度均处于较高水平,但受FCC相的影响,经400℃摩擦磨损30 min后,800℃退火后的涂层的耐磨性开始降低。而1200℃退火后,涂层中析出了大量棒状和不规则形状的富Fe-Cr相,导致其硬度和耐磨性显著降低,涂层的磨损更严重。结论 未退火的涂层和经500℃退火后的涂层的磨损机制主要为磨粒磨损,经800℃退火后的涂层属于磨粒磨损和粘着磨损机制,而1200℃退火后的涂层主要是疲劳磨损、磨粒磨损和粘着磨损。     

激光熔覆FeCrNiCoMnBx高熵合金涂层的组织结构与性能

采用激光熔覆技术制备FeCrNiCoMnB_x高熵合金涂层,研究了硼含量对激光熔覆FeCrNiCoMnB_x高熵合金涂层的组织结构、硬度和摩擦磨损性能的影响,以及硼化物中层错形成机制。结果表明:涂层均由简单fcc结构固溶体和硼化物两相组成。当硼含量x≤0.75时,生成的硼化物以(Cr,Fe)_2B相为主;而当硼含量x=1时,生成大量的(Fe,Cr)_2B相。随着硼含量的增加,涂层中的硼化物含量增加,硬度增大,耐磨性能增强。硼化物(Fe,Cr)_2B相在(110)面存在大量堆垛层错。硼化物中的层错是(Fe,Cr)_2B相通过(110)面的层错(滑移距离为1/4[111])方式而向(Cr,Fe)_2B相转变而产生。     

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。     

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AlCoCrFeNiSix高熵合金涂层的微观组织及耐蚀性能

利用激光熔覆技术在AISI 304不锈钢表面制备了AlCoCrFeNiSix（x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5）高熵合金涂层。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、透射电子显微镜（TEM）、维氏硬度计和电化学工作站等,分析了Si元素对AlCoCrFeNiSix高熵合金涂层微观组织和性能的影响。结果表明：AlCoCrFeNiSix高熵合金涂层由体心立方（BCC）固溶体晶粒构成。随着Si元素含量的增加,Si元素置换固溶使晶格收缩,晶粒逐步细化,纳米尺度球状AlNi相在晶粒内脱溶,少量的Cr23C6碳化物沿晶界析出。微观组织的演化导致涂层的显微硬度升高,最大硬度达到848.1 HV0.3。AlCoCrFeNiSix高熵合金涂层的热力学腐蚀倾向和均匀腐蚀速率均低于基材AISI 304不锈钢。Si元素的掺杂提高了钝化膜的修复能力和稳定性,使腐蚀机制从自催化发展的点蚀转变为晶间腐蚀。     

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。     

光斑类型对激光熔覆MoFeCrTiWAlNb高熔点高熵合金涂层组织和性能的影响

目的 获得高性能工具钢涂层。方法 分别采用方形光斑及圆形光斑激光熔覆试验,在M2工具钢（W6Mo5Cr4V2）上制备出MoFeCrTiWAlNb高熵合金（HEA）涂层,对比分析两种工艺下,高熵合金涂层的组织结构及性能差异。采用SEM、XRD、EDS分析两种涂层形貌、成分、相结构。采用显微硬度计、摩擦磨损试验机测试两种涂层的硬度及耐磨性。结果 球磨4 h后,合金粉末没有合金化,但是发生了形变,合金粉末更加细小均匀,平均直径为56.1 μm。圆形光斑制备的HEA涂层的主相结构是BCC和MC碳化物,而矩形光斑激光熔覆制备的HEA涂层的主相结构是BCC、hcp-Fe2Nb和MC碳化物。圆形光斑涂层中出现明显的相分离现象,而采用方形光斑的激光熔覆层熔深浅,稀释率小,显微组织主要由不规则树枝晶及 颗粒状碳化物构成。方形光斑激光熔覆涂层平均硬度为850HV左右,圆形光斑激光熔覆涂层平均硬度为680HV左右。相较于圆形光斑所制备的HEA涂层,方形光斑所制备的HEA涂层摩擦系数低,磨损量小,磨损表面光滑,主要磨损机制为磨粒磨损。结论 矩形光斑更适合于激光熔覆MoFeCrTiWAlNb高熵合金 涂层。     

激光熔覆CoCrFeNiSix高熵合金涂层的组织及性能

目的 研究Si含量对CoCrFeNi高熵合金激光熔覆涂层的组织及性能的影响.方法 利用激光熔覆技术在45#钢基材上制备CoCrFeNiSix(x=0.0,0.5,1.0,1.5,2.0)高熵合金涂层,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、摩擦磨损试样机,对单道和多道熔覆层的宏观形貌、微观组织、显微...     

退火处理对Al3CoCrCu1/2FeMoNiTi高熵合金激光涂层组织和性能的影响

目的研究Al_3CoCrCu_(1/2)FeMoNiTi高熵合金涂层的退火时效硬化及其强化机理。方法使用激光熔覆设备,在40Cr钢上制备了Al_3CoCrCu_(1/2)FeMoNiTi高熵合金涂层,对涂层进行了退火处理。使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和显微硬度计对涂层进行了分析。结果涂覆态涂层为BCC单相结构,经300℃和500℃退火,涂层仍然为BCC单相;700℃退火后,涂层析出了NiTi金属间化合物相;900℃退火后,涂层由FCC相及NiTi金属间化合物组成。涂覆态和经300~700℃退火的涂层为胞粒状,经900℃退火后,涂层为板条状。经300℃退火,涂层硬度下降,但超过300℃退火,硬度比涂覆态的高。700℃退火合金硬度达到最大值924HV。退火温度升到900℃后,硬度比700℃退火的低。NiTi析出相促进了硬度提高,位错强化机制能较好解释该高熵合金的固溶强化现象。结论Al_3CoCrCu_(1/2)FeMoNiTi合金涂层具有明显的时效硬化效应,700℃退火可获得最佳的时效硬化效果。     

激光熔覆CoCrFeNiSix高熵合金涂层组织及耐蚀性能研究

目的 研究Si含量对CoCrFeNi系高熵合金涂层组织、物相、显微硬度及耐蚀性能的影响.方法 通过激光熔覆技术在45钢基材上制备CoCrFeNiSix(x为物质的量之比,x=0.0,0.5,1.0,1.5,2.0)高熵合金涂层,使用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪、电化学工作站对涂层的显微组织、物相组成、显微硬度、耐蚀性能、腐蚀形貌进行分析研究.结果 CoCrFeNi高熵合金涂层为单一的fcc相,之后随着Si含量的提升,涂层向bcc相转变,当x=2.0时,全部转化为bcc相.涂层的微观组织以等轴晶与枝晶为主,当Si含量较少时,Si元素主要在晶界中偏析,随着Si含量的增加,过多的Si会固溶到晶粒内部.涂层的平均显微硬度随着Si含量的升高而增加,CoCrFeNiSi2.0可达到566.5HV0.5.在3.5％NaCl溶液中,涂层的腐蚀电位随Si含量的增加而变大,CoCrFeNiSi2.0较CoCrFeNiSi0.0的腐蚀电位正移约160 mV,腐蚀电流密度从1.17×10-6 A/cm2减小到6.06×10-7 A/cm2,耐蚀性提高.当Si含量较低时,涂层表面出现连续大面积腐蚀痕迹,随着Si含量的增加,表面腐蚀以点蚀为主.结论 在CoCrFeNi系高熵合金涂层中添加Si元素,可以促进bcc相的生成,提高涂层的显微硬度,同时可以有效抑制合金涂层的腐蚀倾向,以及减缓合金涂层的腐蚀速率,提高耐蚀性能.     

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。