不同载荷对HVOF 喷涂AlCoCrFeNi 高熵合金涂层摩擦学性能的影响

目的 提高深地钻探钻具关键零部件的抗磨性能。方法 采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)制备AlCoCrFeNi高熵合金涂层。采用X射线衍射仪对高熵合金粉末和涂层的相组成进行研究,采用扫描电子显微镜对高熵合金粉末及涂层的微观结构进行分析,使用维氏显微硬度计测得涂层的显微硬度,采用摩擦磨损试验机对涂层在不同载荷下的磨损行为进行研究。采用SEM和EDS对磨痕表面进行分析,采用XPS技术分析磨痕元素成分,利用三维白光干涉形貌仪测量涂层的磨损体积和表面粗糙度。结果 HVOF喷涂AlCoCrFeNi高熵合金涂层结构致密,相结构为BCC相,显微硬度达(536±34)HV0.2,约为35CrMo钢基体[(278±20)HV0.2]的2倍。随着载荷的增加,涂层的摩擦系数减小、磨损率增大。相同载荷下(6 N),涂层的磨损率约为基体的41%。HVOF喷涂AlCoCrFeNi高熵合金涂层的磨损失效机制为,低载荷下(2 N)主要为氧化磨损伴随着轻微的磨粒磨损;高载荷下(4、6 N)受到反复剪切应力出现疲劳磨损。结论 HVOF喷涂AlCoCrFeNi高熵合金涂层具有良好的抗磨性能,可以有效减轻磨损,有望应用于深地钻探钻具关键零部件的表面防护。     

AlCoCrFeNi高熵合金铸态与退火态的耐蚀性研究

采用真空电弧熔炼法熔炼出AlCoCrFeNi高熵合金,并在600℃、800℃、1000℃下进行了真空退火处理。利用XRD、SEM、EDS和电化学腐蚀试验对合金退火前后的微观组织以及在3.5%的NaCl溶液、0.5mol/L的NaOH溶液、0.5mol/L的H2SO4溶液中的耐蚀性进行了研究。组织分析表明合金在铸态和三种温度的退火态下均没有复杂结构的脆性金属间化合物生成;在铸态和600℃、800℃退火处理后合金均由简单的BCC结构构成,成树枝晶形态;在1000℃退火处理后,树枝晶消失,微观组织转变为短棒状的FCC析出相和BCC基体交替排列;在铸态及三种温度的退火态下,Co、Fe、Ni分布较均匀,Cr、Al存在一定的偏析,Al在铸态偏析最严重,Cr在800℃退火态偏析最严重。电化学腐蚀试验结果表明铸态和三种温度退火态的AlCoCrFeNi 合金在 3.5%的 NaCl 溶液和0.5mol/L 的 NaOH 溶液中的耐蚀性优良;在 3.5%的 NaCl 溶液中1000℃退火态的耐蚀性最好;在0.5mol/L 的 NaOH 溶液中,4种状态的合金耐蚀性相差不大;在 0.5mol/L H2SO4 溶液中,4种状态的合金都发生了钝化现象,1000℃退火态维钝电流密度最小,破钝电位最高,耐蚀性最好。     

选区激光熔化制备AlCoCrFeNi高熵合金的成形性能

采用选区激光熔化(SLM)技术制备了AlCoCrFeNi高熵合金,研究了激光工艺参数对成形性、致密度、微观组织以及力学性能的影响。结果表明,随体能量密度的增加,致密度逐渐增加,最佳的SLM参数为激光功率50 W,扫描速度300 mm/s,扫描间距70 μm,层厚30 μm。铸态和SLM态合金是由无序BCC相(A2)和有序BCC相(B2)组成的双相体心立方结构,由于细晶强化作用,选区激光熔化试样具有比铸态试样更高的显微硬度,但是压缩屈服强度降低,原因是选区激光熔化合金中存在裂纹、孔洞等缺陷。     

HVOF喷涂AlCoCrFeNi高熵合金涂层在模拟海水钻井液中的腐蚀和磨损性能研究

目的 提高钻具关键易损零部件在海洋钻探实际应用中的耐腐蚀和磨损性能。方法 采用超音速火焰喷涂技术（HVOF）制备Al CoCrFeNi高熵合金涂层。使用电化学工作站对涂层和35CrMo钢基体（常用的钻具材料）进行电化学测试,电化学测试包括动电位极化曲线测试和电化学阻抗谱（EIS）测试。采用摩擦磨损试验机对涂层在模拟海水钻井液中不同载荷和不同滑动速度下的磨损行为进行研究。采用扫描电子显微镜及X射线能谱仪对磨痕表面微观形貌及成分进行分析,利用三维白光干涉形貌仪测量涂层的磨痕三维形貌及磨损体积。结果 HVOF喷涂Al Co Cr Fe Ni高熵合金涂层在模拟海水钻井液中的耐腐蚀性优于35CrMo钢基体,可以起到有效的腐蚀防护作用。相同条件下,Al CoCrFeNi高熵合金涂层的耐磨性优于35CrMo钢基体。在滑动摩擦磨损过程中,随着载荷及滑动速度的增大,涂层的平均摩擦系数和磨损率均增大,且涂层的磨粒磨损程度加重。当载荷为6 N时,涂层发生疲劳磨损;当滑动速度为0.15 m/s时,涂层出现粘着磨损。模拟海水钻井液对涂层磨损性能的影响可以分为2个方面。一方面可以起到润滑作用,模拟海水钻井液显著改...     

激光熔覆纳米TiC增强AlCoCrFeNi高熵合金磨损及腐蚀性能研究

采用激光熔覆技术在 304 不锈钢表层制备了纳米 TiC 增强 AlCoCrFeNi 高熵合金涂层,利用扫描电镜、能谱仪、X 射线衍射仪等设备系统研究了涂层的组织形貌、相结构及元素分布;采用显微硬度计、摩擦磨损仪、超景深显微镜和电化学工作站等设备表征了涂层的硬度分布、磨损特性及耐腐蚀性能。结果表明,类球形纳米级 TiC 与棒状微米级 TiC 沉淀相均匀分布在涂层 bcc（B2）相基体中。添加 TiC 增强相后,AlCoCrFeNi 高熵合金涂层的硬度比未添加 TiC 涂层的硬度提升了 15%;表层磨损率及磨损后表面单位面积粗糙度（Sa）分别较 AlCoCrFeNi 高熵合金涂层降低了 42% 和 18%,涂层中 TiC 增强相的弥散强化作用是涂层硬度、耐磨性提升的主要原因。添加 TiC 的 AlCoCrFeNi 高熵合金涂层较未添加 TiC 涂层的自腐蚀电流降低了约1个数量级,TiC 增强相使涂层表面形成致密的钝化膜是其耐蚀性能好的主要原因。     

Si含量对WMoNbCrTi高熵合金微观组织和力学性能的影响

WMoNbCrTi高熵合金是一种极具应用潜力的高温结构材料,添加Si有望提高其综合力学性能。以高能球磨粉末为原料,采用放电等离子烧结技术制备了WMoNbCrTiSi_x(x=0、0.1、0.25和0.5)高熵合金,研究Si含量对其微观组织和力学性能的影响。结果表明：加入Si后高熵合金的组织由BCC固溶体、Laves相和硅化物组成。当x=0.1时,Si主要形成Ti₅Si₃,当x=0.25时,大部分Si与Ti形成Ti₅Si₃,少部分Si与Nb形成Nb₃Si,当x=0.5时,Si主要形成Ti₅Si₃、Nb₃Si和Cr₃Si。当x从0增加到0.5时,WMoNbCrTiSi_x高熵合金的硬度由9.84 GPa增加到13.46 GPa,断裂韧性从6.68 MPa·m^1/2下降到4.72 MPa·m^1/2。WMoNbCrT...     

Al0.5CoCrFeNi高熵合金高温腐蚀行为研究

采用真空电弧熔炼炉制备了Al0.5CoCrFeNi高熵合金(下标表示摩尔比).研究了高熵合金在800、900℃的75wt％Na2SO4+25wt％NaCl熔盐中抗高温腐蚀性.利用带有能谱仪的扫描电镜和X射线衍射仪分析高熵合金的腐蚀层形貌、成分和组织结构.结果表明:高熵合金在熔盐中的腐蚀质量损失较严重,随腐蚀温度升高,抗腐蚀性下降;腐蚀层出现明显分层,合金表面生成了疏松多孔的NaFeO2等多种混合氧化物;合金腐蚀过程发生内氧化和内硫化,内层生成Al2O3、CrO3混合氧化物及Cr5S6硫化物.     

固态渗铝对AlCoCrFeNi高熵合金组织的影响

采用固态渗铝法在AlCoCrFeNi高熵合金表面制备了铝化物渗层。渗铝温度为900 ℃,时间为4 h。借助SEM、EDS、XRD和显微硬度计分析了渗层的显微组织、相组成和显微硬度。结果表明,铝化物渗层分为内外两层,基本无孔洞和裂纹,与基体结合良好。铝化物渗层的硬度达970 HV0.1,远高于基体。     

机械合金化Ni-20Cr合金的热腐蚀行为

用机械合金化及热压法制备块体细晶Ni-20Cr合金,并研究其在900℃,涂75mass%Na2SO4 + 25mass%2SO4盐膜后的热腐蚀行为.结果表明,机械合金化Ni-20Cr合金在900℃热腐蚀时,表面形成了单一连续的Cr2O3外氧化膜,有效阻止了硫的向内扩散,延长了热腐蚀的孕育期,呈现出较熔炼粗晶Ni-20Cr合金更好的抗热腐蚀性能.     

合金元素对新型Co-Al-W合金热腐蚀行为的影响

研究了由γ'-Co₃(Al,W)相沉淀强化的新型钴基Co-Al-W 高温合金在800℃、75% Na₂SO₄+25% NaCl熔盐中的热腐蚀动力学及合金元素Mo、Nb、Ta和Ti对合金热腐蚀行为的影响。研究发现,2Mo、2Nb、 2Ta和2Ti合金比9.8W合金具有更好的抗热腐蚀能力,Mo和Ti对提高合金耐热腐蚀能力的效果比Ta和Nb显著。加入合金元素的合金热腐蚀膜由三层组成,即主要由Co氧化物CoO和Co₃O₄组成的腐蚀膜外层,由合金元素、Al、 Co及W复杂氧化物组成的中间过渡层和由Al、Co氧化物组成的腐蚀膜内层。随着腐蚀时间的增加,中间过渡层厚度逐渐增加,热腐蚀膜内、外层厚度变化不大,但内层致密性逐渐增加。     

Al对低中子吸收截面Ti-Zr-Nb高熵合金的微观结构和腐蚀行为的影响

针对Al对低中子吸收截面Ti-Zr-Nb系高熵合金的微观结构和腐蚀行为进行了研究。比较了不含Al和含15at%Al的Ti-Zr-Nb合金的相图、微观结构、氧化行为和腐蚀行为。相图计算结果表明,在熔点下Ti-Zr-Nb三元合金为bcc相,添加的Al会倾向于在合金中形成不同的金属间化合物,而缩小相图中bcc单相区的温度区。XRD和TEM结果表明,熔炼获得的Ti-Zr-Nb三元合金为简单的bcc结构,而Al会导致晶体结构转变为有序的B2结构。通过热重分析和高压釜试验对Ti-Zr-Nb系高熵合金的腐蚀行为进行了研究。结果表明,在腐蚀过程中,Ti-Zr-Nb三元合金的氧化膜容易发生剥落,而添加Al会提高氧化层的稳定性,但不会改变腐蚀氧化层的主要氧化物种类。通过计算反应速率常数和激活能对氧化动力学进行了研究,发现添加Al的Ti-Zr-Nb系合金的高温氧化性能与Zr合金接近。     

Mechanical Properties and Corrosion Behavior of Multi-Microalloying Mg Alloys Prepared by Adding AlCoCrFeNi Alloy

In this work, a series of multi-microalloying Mg alloys with a high degradation rate and high strength was prepared by adding AlCoCrFeNi HEA particles to the Mg melt followed by hot extrusion. The microstructure evolution and mechanical properties of the alloys were studied, meanwhile, the corrosion properties were evaluated by immersion weight loss and electrochemical tests. Results indicated that HEA particles in the Mg melt were decomposed and formed the Ni-rich phase,which was distributed un...     

Si对CoCrAlY涂层抗热腐蚀性能的影响

摘要：本文针对CoCrAlSiY涂层的抗热腐蚀性能,采用HVOF方法制备了涂层,用75wt.%Na2SO4+25wt.%NaCl热盐涂敷的方法,对比了不同Si含量（0、2%及5%）CoCrAlSiY涂层在900℃条件下的抗热腐蚀性能。研究结果表明：随着反应温度升高,涂层的平均腐蚀穿透深度呈增加趋势;随着Si含量上升,涂层的平均腐蚀穿透深度逐渐下降。腐蚀后CoCrAlSiY涂层内生成了高熔点的金属硅化物CrSi,有助于提高涂层的抗腐蚀性能。     

十六烷基三甲基溴化铵对镁合金腐蚀行为的影响

采用动电位极化和电化学阻抗等方法检测了十六烷基三甲基溴化铵(CTAB) 对AZ31镁合金在3.5% NaCl溶液中腐蚀行为影响的规律, 用扫描电镜观察表面腐蚀产物膜的形貌并分析其组成. 结果表明, 当NaCl溶液中加入2000~3500 mg/L CTAB时, 镁合金的腐蚀速率降低, 且CTAB浓度为3500 mg/L时, 镁合金的腐蚀速率最低. 这主要是因为CTAB在镁合金表面发生吸附, 使阳极溶解过程受阻, 同时, CTAB减少了腐蚀产物膜内的微观缺陷数量, 减少了腐蚀介质的渗入通道, 增大了电荷转移阻力, 从而使镁合金的耐蚀性得到改善.。     

AC-HVAF喷涂高铬镍基合金纳米结构涂层的热腐蚀性能研究

使用AC-HVAF喷涂工艺分别制备了纳米和微米结构的高铬镍基合金涂层,对两种涂层和20G钢在550℃和650℃表面涂盐情况下的热腐蚀性能进行了研究,并利用配有能谱分析仪的扫描电镜(SEM)和X-ray衍射仪(XRD)对涂层腐蚀产物的形貌、成分和相组成进行了分析.试验结果表明,腐蚀后的两种涂层表面均生成一层连续致密的氧化铬保护膜,可有效抑制腐蚀反应的进程.在相同腐蚀条件下,纳米结构涂层比微米结构涂层具有更低的腐蚀增重,显示出更优异的抗热腐蚀性能.     

航空发动机高温部件热腐蚀机理的探讨

根据燃气涡轮发动机的工作环境及化学反应的原理，本文详细讨论了因腐蚀介质——Na2SO4、NaCl和V2O5引起的燃气涡轮发动机高温部件热腐蚀的机理。     

高熵形状记忆合金的研究进展

高熵形状记忆合金是在等原子比NiTi合金的基础上,结合高熵合金的概念,逐渐发展起来的一种新型高温形状记忆合金.近年来,已开发出了综合性能优异的(TiZrHf)50(NiCoCu)50系和(TiZrHf)50(NiCuPd)50系高熵形状记忆合金,引起了广泛的关注和研究兴趣.本文从物相组成、微观组织、马氏体相变行为、形状...     

Microbiologically Influenced Corrosion Behavior of Fe40(CoCrMnNi)60 and Fe60(CoCrMnNi)40 Medium Entropy Alloys in the Presence of Pseudomonas Aeruginosa

In this work, the microbiologically influenced corrosion (MIC) of Fe₄₀(CoCrMnNi)₆₀ and Fe₆₀(CoCrMnNi)₄₀ medium entropy alloys (MEAs) induced by Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) was investigated. Corrosion behaviors during 14 days of immersion in sterile and P. aeruginosa-inoculated culture media are presented. Under sterile conditions, both MEAs exhibited good corrosion resistance against the culture medium solution. In the presence of P. aeruginosa, the pitting corrosion of MEAs was promoted. The results of inductively coupled plasma‒mass spectrometry (ICP‒MS) and potentiodynamic polarization tests showed that the presence of P. aeruginosa promoted the selective dissolution of passive film and accelerated the corrosion of MEAs. The results of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Mott-Schottky measurements further demonstrated the degradation effect of P. aeruginosa on the passive film. Compared with Fe₆₀(CoCrMnNi)₄₀, Fe₄₀(CoCrMnNi)₆₀ manifested better resistance to the MIC caused by P. aeruginosa, which may be attributed to more Cr oxides and fewer Fe oxides of the passive film.