氩弧熔覆Al1.5CrFeCoCuxNi高熵合金涂层的组织与性能

采用氩弧熔覆技术在45钢表面制备Al_1.5CrFeCoCu_xNi(x=0,0.2,0.4,0.6,物质的量比)高熵合金涂层，研究了涂层的组织和性能。结果表明：添加铜元素的Al_1.5CrFeCoCu_xNi高熵合金涂层的物相均主要由体心立方相和面心立方相构成；随着铜含量增加，涂层中面心立方相含量增加，并从晶界分布转变为晶内颗粒状分布；随着铜含量增加，涂层的显微硬度降低，磨损量先减小后增大，磨损机制由磨粒磨损转变为磨粒磨损+轻微黏着磨损；Al_1.5CrFeCoCu_0.2Ni高熵合金涂层的显微硬度较高，摩擦因数较低，磨损量最小，耐磨性能最好。     

激光熔覆FeCoCrNiMox高熵合金涂层的组织和电化学腐蚀行为

采用同步送粉激光熔覆技术在27SiMn钢基体表面制备了FeCoCrNiMo_x高熵合金涂层，研究了Mo元素含量对FeCoCrNiMo涂层组织的影响。通过X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜、扫描电镜(SEM)以及显微硬度计对熔覆层的微观组织结构和显微硬度进行观察和测试，且利用电化学工作站研究了熔覆层电化学腐蚀行为。研究结果表明：高熵合金涂层与基体贴合紧密，形成了良好的冶金结合。FeCoCrNiMo_0.25、FeCoCrNiMo_0.5高熵合金涂层主要由fcc相和σ相组成，涂层微观组织主要为柱状树枝晶，枝晶间富集Cr、Mo元素。FeCoCrNiMo_0.25高熵合金涂层在3.5%NaCl溶液呈现出明显的钝化行为，自腐蚀电流密度为7.84×10^-7A/cm²，显著优于基体材料，涂层表现出优异的耐腐蚀性能。     

Al2O3-13%TiO2/铁基非晶合金复合涂层的室温摩擦磨损行为

利用等离子喷涂技术制备含质量分数15%Al₂O₃-13%TiO₂陶瓷相的Fe₄₅Cr₁₆Mo₁₆C₁₈B₅铁基非晶合金复合涂层并进行销盘式摩擦磨损试验，通过与铁基非晶合金涂层进行对比，研究了复合涂层在不同载荷(20,30,50 N)和销轴转速(300,500,800 r·min^-1)下的摩擦磨损行为，分析了其磨损机制。结果表明：当销轴转速为300 r·min^-1时，不同载荷下复合涂层的磨损率较铁基非晶合金涂层降低近50%,复合涂层的磨损机制随着载荷的增大由磨粒磨损转变为疲劳磨损；当载荷为30 N时，复合涂层的磨痕深度与磨损率随销轴转速的增加先增大后减小，均在转速为500 r·min^-1达到最大，在销轴转速为500 r·min^-1和800 r·min^-1时复合涂层均表现为黏着磨损。     

退火温度对AlxTixNixCoCrCu0.5FeMo高熵合金涂层组织和性能的影响

在40Cr钢表面激光熔覆Al_xTi_xNi_xCoCrCu_0.5FeMo（x=4,5,6,7,8,9,物质的量比）高熵合金涂层,并进行300～900℃退火处理,研究了退火温度对涂层组织和性能的影响。结果表明：未退火及300℃退火处理的高熵合金涂层均为单一的体心立方（BCC）相结构,500～900℃退火后合金涂层中生成类Al₂Ti₃结构金属间化合物相;当退火温度升高至500℃时,晶内耐腐蚀性变差,且涂层耐腐蚀性随退火温度升高而下降;随着退火温度升高,高熵合金涂层的硬度呈先下降后升高再下降的趋势,700℃退火处理的Al₄Ti₄Ni₄CoCrCu_0.5FeMo合金硬度最大,为1 019 HV。     

WC添加量对等离子喷涂Mo2FeB2金属陶瓷涂层组织和耐腐蚀性能的影响

采用等离子喷涂法在Q235钢表面制备不同质量分数(0,10%,15%,20%,25%)WC改性Mo₂FeB₂金属陶瓷涂层,研究了WC添加量对涂层物相组成、显微组织和耐腐蚀性能的影响。结果表明：WC改性Mo₂FeB₂金属陶瓷涂层均主要由Mo₂FeB₂、WC、W₂C、铁和铁的氧化物相组成;当WC质量分数由0增加至15%时,金属陶瓷涂层的Mo₂FeB₂和WC双硬质相数量增多,尺寸减小,分布趋于均匀,当WC质量分数超过15%时,双硬质相发生聚集,孔隙率增大,涂层致密性下降;当WC质量分数为15%时,涂层组织最均匀致密,耐腐蚀性能最好。     

送粉速率对等离子喷涂Mo2NiB2基金属陶瓷涂层性能的影响

采用大气等离子喷涂法在Q235钢基体表面制备Mo₂NiB₂基金属陶瓷涂层,研究了送粉速率(40～80 g·min^-1)对Mo₂NiB₂涂层硬度、结合强度、耐腐蚀性能的影响。结果表明：不同送粉速率下Mo₂NiB₂涂层主要由Mo₂NiB₂陶瓷相、MoNi₄合金相和MoB₂硬质相组成,在送粉速率为60 g·min^-1时涂层质量最佳;随着送粉速率的增大,Mo₂NiB₂涂层的硬度和结合强度先提高后下降,且均在送粉速率为60 g·min^-1时达到最大,分别为2 107 HV,29.23 MPa; Mo₂NiB₂涂层的耐腐蚀性能随送粉速率的增大而增强,在送粉速率为80 g·min^-1时达到最佳。     

CeO2添加量对激光熔覆TiB2-TiC/Ni复合涂层组织和性能的影响

利用激光熔覆技术在TC4钛合金表面制备了添加质量分数1.0%,1.5%,2.0%CeO₂的TiB₂-TiC/Ni复合涂层,研究了复合涂层的物相组成、显微组织和硬度,讨论了搭接率(30%,40%,50%)对最佳CeO₂含量条件下复合涂层试样摩擦磨损性能的影响。结果表明：复合涂层均由TiB₂、TiB、α-Ti、TiC、Ni₃Ti、Cr₂₃C₆、Ti₂Ni、Cr₃C₂、γ-Ni等相组成;添加质量分数1.5%CeO₂复合涂层的组织最为均匀致密,细化效果明显;随着CeO₂添加量的增加,复合涂层的硬度先增后降,添加质量分数1.5%CeO₂复合涂层的硬度最高,约为1 015 HV。CeO₂的最佳添加质量分数为1.5%,在此条件下随着搭接率的增加,试样的磨损质量损失先减小后增大,当搭接率为40%时,...     

添加CeO2对超音速火焰喷涂微纳米结构WC-10Co4Cr涂层组织和性能的影响

采用超音速火焰(HVOF)喷涂技术制备了微纳米结构WC-10Co4Cr涂层和质量分数1%CeO₂改性微纳米结构WC-10Co4Cr涂层,研究了CeO₂的添加对涂层显微组织、力学性能和耐磨粒磨损性能的影响。结果表明：CeO₂的添加对粉末烧结过程中Co₃W₃C相的形成有抑制作用,同时能够减少喷涂过程中W₂C相的生成;CeO₂改性涂层的孔隙率为未改性涂层的72%;CeO₂的添加会加剧涂层的铬元素聚集程度,不利于CoCr黏结相的生成;CeO₂改性涂层的力学性能和耐磨粒磨损性能均低于未改性涂层,显微硬度和断裂韧度分别降低了11%和7%,经过15 600 r磨损后,其磨损质量损失率比未改性涂层高36%。     

外加磁场对等离子熔覆FeCoNiCr0.5B高熵合金涂层组织与性能的影响

为改善FeCoNiCr系高熵合金熔覆层的力学性能,采用磁场辅助等离子熔覆技术,在20钢表面制备FeCoNiCr_0.5B高熵合金涂层。通过扫描电子显微镜、金相显微镜、X射线衍射仪等仪器分析外加磁场对高熵合金涂层微观组织和物相结构的影响,利用维氏硬度计、摩擦磨损试验机测试涂层的显微硬度分布及耐磨性。结果表明：FeCoNiCr_0.5B高熵合金涂层组织均由面心立方(FCC)相和M3B相组成,外加磁场作用不会改变物相种类。在磁场辅助作用下,涂层平均晶粒尺寸由18.64μm减小至15.93μm,熔覆层力学性能得到明显改善。当磁场强度为45 mT时,涂层平均显微硬度达708.84HV,相比无磁场辅助涂层平均硬度提升19.5%;同时,涂层的磨损质量达到最小,为无磁场辅助涂层失重的40.8%,平均摩擦系数由0.64减小至0.42,且涂层的主要磨损形式由黏着磨损转变为磨粒磨损。研究结果既进一步完善了外加磁场辅助等离子熔覆制备高熵合金涂层的相关理论,又为FeCoNiCr_0.5B高熵合金性能提升提供了可行方案。     

CeO2添加量对铁基粉末冶金材料表面渗硼层组织与摩擦磨损性能的影响

在渗硼剂中添加CeO₂,采用固体粉末渗硼法对Fe-2%Cu-0.4%C铁基粉末冶金材料进行950℃×5 h渗硼处理,研究了CeO₂添加量(0,2%,4%,质量分数)对渗硼层显微组织和摩擦磨损性能的影响。结果表明：不同CeO₂添加量下的渗硼层均形成单一Fe₂B相;随着CeO₂添加量的增加,渗硼层的表面粗糙度增大,厚度、硬度及耐磨性能呈先增大后减小趋势;当CeO₂添加质量分数为2%时,渗硼层的厚度和硬度均最大,分别约为144μm和58.0 HRC,此时渗硼层的表面完整性相对较好,磨损量最小,约为0.008 g,耐磨性能最佳。     

TC4合金表面双阴极等离子溅射沉积NbTiN2涂层的摩擦磨损性能

采用双阴极等离子溅射沉积技术在TC4合金表面制备了NbTiN₂涂层,研究了涂层的物相组成、微观形貌、硬度、与基体的结合情况以及摩擦磨损性能。结果表明:NbTiN₂涂层具有很强的(220)晶面择优取向特点;涂层表面质量良好,无明显缺陷,厚度约为10μm,平均硬度为2 478.46 HV,约为基体的6倍,涂层划痕试验的临界载荷为68.5 N,涂层与基体结合良好;在2～5 N载荷、室温下涂层的摩擦因数低于基体,磨痕比基体窄,磨损率比基体低一个数量级,涂层的主要磨损机制是疲劳磨损;500℃下涂层的摩擦因数较室温高,磨痕更窄更浅,磨损率较低,磨损机制为黏着磨损和氧化磨损,涂层表现出更好的耐磨性能。     

回火温度对Ti28Co14Ni37.12Zr20.88高熵合金显微组织和力学性能的影响

对铸态Ti₂₈Co₁₄Ni_37.12Zr_20.88高熵合金在不同温度(673,723 K)下进行回火热处理,研究了回火温度对高熵合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：铸态、673 K回火态、723 K回火态合金的显微组织均由体心立方结构TiNi基体相和少量面心立方结构Ti₂Ni第二相组成;随着回火温度升高,TiNi相晶粒和Ti₂Ni相颗粒得到细化;铸态合金经过回火热处理后,其弹性极限和屈服强度增大;673 K回火态合金的抗压强度低于铸态合金,但回火温度升高至723 K后,抗压强度提升,高于铸态合金;铸态高熵合金的断裂机制以解理断裂为主,沿晶断裂和韧性断裂为辅;673 K和723 K回火态高熵合金的断裂机制以解理断裂为主,沿晶断裂为辅。     

NiCrAlY合金粉添加量对超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层组织及性能的影响

在WC-10Co4Cr金属陶瓷粉中添加不同质量分数(0,6.5%,10.0%,20.0%)NiCrAlY合金粉,采用超音速火焰喷涂技术在316L不锈钢基体表面制备NiCrAlY/WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层,研究了合金粉添加量对涂层显微组织、显微硬度和耐腐蚀性能的影响。结果表明:不同合金粉添加量下所得涂层的显微组织均主要由WC相组成;随着合金粉添加量的增加,涂层中的镍和Ni3Al相含量增多,孔隙率和硬度下降,耐腐蚀性能先增后降;当合金粉质量分数为6.5%时,涂层的硬度分布最均匀,耐腐蚀性能最好。     

TiB2含量对基于PLC控制的激光选区熔化成形TiB2/4Cr13钢复合材料组织与性能的影响

采用机械球磨和激光选区熔化成形方法,制备了不同TiB₂质量分数(0.6%,1.2%,1.8%)的TiB₂/4Cr13钢复合材料,研究了TiB₂含量对复合材料物相组成、微观形貌、硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明：复合材料由α-Fe、γ-Fe、TiB₂等相组成;随着TiB₂含量的增加,复合材料的相对密度降低;当TiB₂质量分数为0.6%时,复合材料的组织最为细小均匀,随着TiB₂含量的继续增加,晶粒尺寸增大,且组织中出现裂纹、微孔等缺陷;随着TiB₂含量增加,复合材料的硬度降低,摩擦因数和磨损率增大,点蚀和自腐蚀电位降低,自腐蚀电流密度增大,耐腐蚀性能变差。     

低成本Fe60(CoCrNiMn)40富铁中熵合金的显微组织与性能

通过增加CoCrFeMnNi合金中的铁含量,制备了低成本富铁中熵合金Fe₆₀(CoCrNiMn)₄₀(原子分数/%),对其进行了1 200℃×3 h均匀化处理、轧制和900℃×1 h退火处理,研究了该合金的显微组织、拉伸性能及耐腐蚀性能等。结果表明：试验合金由面心立方结构的单一奥氏体相组成,再结晶晶粒大小均匀,平均晶粒尺寸约为17.8μm,再结晶晶粒内出现退火孪晶;试验合金在室温下表现出优异的拉伸性能和应变硬化能力以及在NaCl溶液中显著的自钝化行为和优异的耐腐蚀性能,其抗拉强度为603 MPa,屈服强度为226 MPa,断后伸长率为81.6%,在NaCl溶液中的自腐蚀电位为-0.461 6 V,自腐蚀电流密度为2.74×10^-6 A·cm^-2,电荷转移电阻为2.94×10⁵Ω·cm²;与其他富铁多组分合金相比,试验合金的抗拉强度和断后伸长率更大,塑性应变高出10%以上,自腐蚀电流密度更低。试验合金的拉伸断口由均匀分布的韧窝组成,拉伸断裂方式为韧性断裂;在...     

超音速火焰喷涂CoCrAlSiY合金涂层的摩擦磨损性能

采用超音速火焰喷涂技术制备CoCrAlSiY合金涂层,研究了该涂层的微观结构、力学性能,以及在不同载荷(2,5,8 N)下的摩擦磨损性能。结果表明：CoCrAlSiY合金涂层主要由CoCr₂O₄、CoAl和α-Al₂O₃相组成,各物相分布均匀,涂层致密;涂层的硬度为(7.41±0.16) GPa,与其他同类合金涂层硬度相近;在2,5,8 N载荷下摩擦磨损时,CoCrAlSiY合金涂层的平均摩擦因数分别为0.33,0.24,0.22,对应的磨损率分别为3.52×10^-5,4.85×10^-5,5.58×10^-5 mm³·N^-1·m^-1;低载荷(2 N)下的磨损机制主要是黏着磨损和磨粒磨损,高载荷(5,8 N)下涂层发生脆性断裂而大块剥落;在摩擦磨损过程中涂层表面形成氧化物,特别是在5 N和8 N载荷下,磨损表面出现大量α-Al₂O₃     

高耐蚀Fe-Cr-Ni系中熵合金在H2SO4溶液中的腐蚀行为

开发了一种低成本Fe-Cr-Ni系中熵合金，通过与316L不锈钢进行对比研究了该中熵合金在0.1 mol·L^-1 H₂SO₄溶液中的耐腐蚀性能，分析了其表面钝化膜的保护能力。结果表明：与316L不锈钢相比，试验合金的自腐蚀电位更高，自腐蚀电流密度更小，说明其腐蚀抗力更强，腐蚀速率更慢，耐腐蚀性能更好；试验合金表面钝化膜中的铬、镍元素含量更高，铁、锰元素含量更低，电荷转移电阻为316L不锈钢的8.1倍，说明合金表面形成了更具保护力的钝化膜；试验合金具有稳定的单相面心立方固溶体组织，元素偏析程度较低，使得合金钝化能力提高、腐蚀敏感性降低，从而保证了钝化膜的稳定性和保护能力。     

La2O3添加量对激光熔覆铁基合金涂层显微组织和耐磨性能的影响

采用激光熔覆技术在35CrMoV钢表面制备添加La₂O₃质量分数分别为0,0.7%,1.4%,2.0%的铁基合金熔覆层,研究了La₂O₃含量对其显微组织、物相组成、显微硬度、耐摩擦磨损性能和抗冲击磨料磨损性能的影响。结果表明：未添加La₂O₃的熔覆层主要物相为FeCr固溶体和少量Cr₂₃C₆,添加La₂O₃后熔覆层中还出现了LaNi₃,当La₂O₃质量分数为1.4%时熔覆层与基体界面平整,冶金结合良好,组织细小且均匀;随着La₂O₃质量分数增加,熔覆层显微硬度先增大后减小,耐摩擦磨损性能和抗冲击磨料磨损性能先提高后降低,当La₂O₃质量分数为1.4%,耐磨性能最好,此时熔覆层的摩擦磨损机制由未添加La₂     

锑和铝元素对耐候钢在模拟工业大气环境下耐腐蚀性能的影响

对自制的锑、铝复合添加Cr-Ni-Cu系耐候钢(1^#)、含铝Cr-Ni-Cu系耐候钢(2^#),市购S450AW含锑耐候钢、Q450EWR1高铬耐候钢以及Q355B低合金钢进行周期浸润腐蚀试验,对比研究了5种钢的耐腐蚀性能以及表面锈层的结构和物相组成,分析了锑和铝元素对耐腐蚀性能的影响。结果表明：4种耐候钢表面锈层均含有高含量α-FeOOH、Fe₃O₄和α-Fe₂O₃等具有保护作用的物相,耐腐蚀性能均优于Q355B低合金钢;1^#钢内锈层出现硅、铬、铜、锑、铝元素的富集,2^#钢内锈层出现硅、铝元素的富集,这些元素的富集提高了内锈层的耐腐蚀性能;1^#钢和2^#钢、S450AW钢的耐腐蚀性能相近,说明复合添加锑和铝可以在保证耐候钢良好耐腐蚀性能的同时减少铝、锑、铬元素的单独添加量。     

添加铁元素对Cu-10Al-4Ni粉末冶金合金组织和性能的影响

以铜粉、铝粉、镍粉和铜包铁粉为原料,采用粉末冶金工艺制备含不同质量分数(0,1.6%,3.2%,4.8%,6.4%)铁元素的Cu-10Al-4Ni合金,研究了铁含量对合金显微组织和性能的影响。结果表明：未添加铁元素的合金组织由κ_Ⅲ相、α相和Al₄Cu₉相组成;当添加质量分数1.6%的铁元素后,合金中的κ_Ⅲ相增多,Al₄Cu₉相减少;当铁元素质量分数达到3.2%时,Al₄Cu₉相进一步减少,合金中析出κ_Ⅰ相和κ_Ⅱ相;随着铁含量继续增加,Al₄Cu₉相消失,κ_Ⅰ相增多,而κ_Ⅲ相开始减少。随着铁含量的增加,合金的烧结密度减小,硬度先降低后增加再降低,当铁质量分数达到3.2%时硬度最大;合金的屈服强度随铁含量增加呈波动变化,当铁质量分数达到4.8%时屈服强度最大。