3.5% NaCl溶液中Inconel 690合金微动腐蚀与磨损的交互作用特性

使用PLINT微动腐蚀试验机,位移幅值(D)为100~250μm,法向载荷(Fn)为20~80N,频率(f)为2 Hz,循环次数(N)为10 000次,在3.5%的NaCl溶液中进行了Inconel 690合金微动腐蚀试验。结果表明:微动腐蚀与磨损成正交互作用,腐蚀对磨损的促进量是交互作用量增加的主要部分;微动引起腐蚀电位负移,载荷和位移幅值增加均引起腐蚀电流及腐蚀速率增加;磨痕表面可观察到磨损与腐蚀共同作用及相互促进的形貌特征。Inconel 690合金在3.5%的NaCl溶液中的微动腐蚀机理主要是磨损腐蚀、剥层和磨粒磨损的递进及协同作用。     

基于铝热反应FeCrNiCuAlSn_(0.5)高熵合金涂层的制备

高熵合金(HEA)由于其多主元和高混合熵的特点,具有一些传统合金难以实现的优异性能,在表面技术领域具有很大的应用前景。本研究采用基于铝热反应/喷射沉积的高熵合金熔覆涂层技术,在45钢表面制备了FeCrNiCuAlSn_(0.5)高熵合金涂层,并采用XRD、SEM和EDS分析了FeCrNiCuAlSn_(0.5)高熵合金涂层的相结构、显微组织及元素分布,利用维氏硬度仪、顶断试验机和球盘式摩擦计测定了涂层的硬度、结合强度及摩擦磨损性能。结果表明,喷射涂层主要由FCC相和BCC相组成,可能含有少量的Ni_3Sn_2相。涂层组织为树枝晶,二次枝晶臂间距大约为(5.25±2.75)μm,平均冷却速度达到2.37×10~4K/s。涂层与基体交界处未出现气孔、夹杂等缺陷,实现了良好的冶金结合,涂层与基体的平均结合强度为(412.8±16) MPa。涂层的平均显微硬度值为(539±10)HV,摩擦系数为0.50,磨损率为(7.24±0.52)×10~(-6)mm~3/(N·m);而45钢基体的摩擦系数为0.75,磨损率为(1.45±0.35)×10~(-5)mm~3/(N·m),表现出比基体更为优异的耐磨性能。     

激光熔覆NbMoTaWV难熔高熵合金涂层的高温氧化行为

难熔高熵合金涂层是近年来高熵合金领域的研究热点,有望成为未来重要的高温结构和功能材料。本工作采用激光熔覆技术制备了NbMoTaWV难熔高熵合金涂层,研究了其在800℃下的高温氧化行为,重点分析了不同氧化时间(10、20、30、50、100 h)的NbMoTaWV难熔高熵合金涂层组织结构演变、显微硬度变化及界面元素扩散行为。实验结果表明：NbMoTaWV难熔高熵合金涂层主要由Fe₇Ta₃型HCP固溶体相、(Fe, Ni)基体相及未熔高熵合金粉末相组成,而经不同时间氧化处理后,涂层表面生成了以Fe₂O₃和Fe₃O₄为主的氧化物相。800℃高温氧化处理后,NbMoTaWV高熵合金涂层内部组织结构变化不大,仅部分氧元素扩散进入到涂层内部。高温氧化导致NbMoTaWV难熔高熵合金涂层的显微硬度有所提升,但随着氧化时间的延长,NbMoTaWV难熔高熵合金涂层的显微硬度呈现出先增加后降低的趋势,且当氧化时间为20 h时,其显微硬度达到最大,这与高温扩散所导致的固溶强化有...     

环境和法向载荷对(TiVCrAlMo)N高熵合金薄膜摩擦学性能的影响

本工作研究了(TiVCrAlMo)N高熵合金薄膜在干摩擦、16烷、去离子水及三种粘度润滑油(0W-20、10W-30及5W-40)下的摩擦学行为,并探究了不同载荷(1 N、2 N和3 N)对其摩擦学性能的影响。结果表明：1 N和2 N下,高熵合金薄膜在16烷和润滑油中的摩擦系数远低于在干摩擦和去离子水中的摩擦系数,但在3 N下,高熵合金薄膜在去离子水中的摩擦系数出现大幅下降。在油润滑下,高熵合金薄膜在低粘度润滑油(0W-20)中的磨损率随载荷的增加而增大,而在中粘度润滑油(10W-30)中的磨损率随载荷的增加而减小,但在高粘度润滑油(5W-40)中的磨损率与载荷之间无明显的线性关系。高熵合金薄膜在干摩擦中的磨损机制是磨粒磨损和分层磨损,但随载荷的增加还伴有氧化磨损;在16烷中的磨损机制是疲劳磨损和氧化磨损,但在1 N下仅为轻微磨粒磨损;在去离子水中的磨损机制为磨粒磨损和氧化磨损。高熵合金薄膜在低粘度润滑油(0W-20)中1 N下的磨损机制是轻微磨粒磨损,但随载荷的增加转为疲劳磨损;相反的是,在中粘度润滑油(10W-30)中的磨损机制是疲劳磨损,但随载荷的增加转为轻微磨粒磨损;此外,高熵...     

元素Cu对Cu_xAlFeNiCrTi(x=0,0.5,1.0)高熵合金组织性能的影响

高熵合金具有许多优异性能,目前对其研究还不够深入。利用真空电弧熔炼炉制备了Cu_xAlFeNiCrTi(x=0,0.5,1.0)高熵合金,并通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计和磨损试验对该高熵合金的微观组织及其性能进行了一系列测试,探究不同含量的Cu元素对合金性能的影响。结果表明:合金组织为树枝晶,主要是由体心立方(BCC)相和面心立方(FCC)相组成;随着Cu元素含量的增加,FCC相含量也在增加,合金的硬度降低;随Cu元素含量的增加,合金的摩擦系数减小,磨损失重和磨损体积增大,即合金耐磨性降低。     

AlCrNiFeTi高熵合金涂层的电火花沉积制备与摩擦磨损性能

采用真空电弧熔炼法制备直径为7 mm AlCrNiFeTi高熵合金(high-entropy alloy,HEA)作为电极,使用电火花沉积技术在304不锈钢表面成功制备了AlCrNiFeTi高熵合金涂层。通过XRD、OM、EDS、SEM、显微硬度计、摩擦磨损试验机对涂层的微观组织结构和摩擦磨损性能进行研究。结果表明,AlCrNiFeTi电极与涂层均以BCC1和BCC2简单固溶体为主,电极微观组织结构呈典型的树枝晶。涂层由沉积点堆叠铺展形成,表面均匀致密呈橘皮状、凸凹不平,为喷溅花样展开,涂层截面结构无宏观缺陷,厚度约为59.67μm。AlCrNiFeTi涂层最大显微硬度为587.3HV_0.2,比基材的硬度提高了约2.45倍。随着载荷的增大,涂层的磨损机制由氧化磨损和轻微磨粒磨损转变为磨粒磨损和黏着磨损。当摩擦载荷为5 N时,磨损率为1.213×10^-3 mm³/(N·m),摩擦因数仅为0.446,涂层的磨损率较基材的磨损率减小了约28.3%。     

CoCrFeNiTix高熵合金涂层的显微组织和耐磨性能

用激光熔覆工艺在40Cr钢表面制备CoCrFeNiTi_x (x=0、0.2、0.5、0.8)高熵合金涂层并计算其热力学参数,使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度仪、摩擦磨损试验机等手段检测合金的物相组成、组织、元素分布、硬度及耐磨性,研究了Ti元素含量对其显微组织和耐磨性能的影响。结果表明：随着Ti元素含量的提高,合金物相在面心立方(FCC)结构的基础上形成了体心立方(BCC)结构,熔覆层中部的组织由晶界明显、晶粒分布均匀的等轴晶组成,最后形成了柱状树枝晶;随着Ti元素含量的提高,合金横截面的硬度逐渐提高,最高为412.32 HV_0.2,比基体的硬度提高了1.8倍;涂层的磨损量和摩擦系数均随之降低,Ti含量为0.8时涂层其耐磨性能最优,磨损量最小为6.8 mg,摩擦系数为0.35。涂层的磨损机制,以磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损为主。     

激光熔覆FeCoCrNi系高熵合金涂层的组织及高温摩擦学性能EI北大核心

高熵合金涂层在提高不锈钢基材的耐磨性方面具有巨大的潜力。为探究Cu/Si两种元素掺杂对FeCoCrNi高熵合金涂层组织及高温摩擦学性能的影响,采用激光熔覆技术在304不锈钢表面制备出FeCoCrNiCu_(x)和FeCoCrNiSi_(x)系列高熵合金涂层。采用XRD,SEM,EDS等手段表征了涂层的微观组织及物相分布,通过高温摩擦磨损试验机测试了涂层的高温摩擦学性能。结果表明:在合适的激光熔覆工艺参数下,FeCoCrNiCu_(x)和FeCoCrNiSi_(x)高熵合金涂层均形成了单一的FCC型固溶体,与基体呈良好的冶金结合;Cu元素的加入降低了FeCoCrNi涂层表面硬度,但由于涂层热导率提高,界面结合情况改善;Si元素的加入促进了晶粒细化,提高了涂层表面硬度;在600℃下,Cu/Si元素的加入对涂层的摩擦学性能均有明显改善,其中FeCoCrNiCu及FeCoCrNiSi涂层的摩擦因数分别为0.24和0.19,磨损率分别为1.58×10^(-4)mm^(3)·N^(-1)·m^(-1)和6.77×10^(-5)mm^(3)·N^(-1)·m^(-1),相比于FeCoCrNi涂层分别降低了56.1%和81.9%。FeCoCrNiCu涂层主要磨损机制为氧化磨损、疲劳磨损及轻微磨粒磨损,而FeCoCrNiSi涂层为氧化磨损。     

火焰喷涂高熵合金增强铜基复合涂层的组织和耐磨性研究

为了研究AlCoCrFeNi高熵合金(HEA)的加入对铜基复合涂层形貌、显微硬度和耐磨性的影响,以火焰喷涂法在40Cr钢表面制备了AlCoCrFeNi/Cu复合涂层,并采用X射线衍射仪、显微硬度计、扫描电镜和高速摩擦磨损试验机等对涂层的组织及耐磨性进行了测试表征.结果 表明:高熵合金(HEA)由BCC和FCC双相固溶体...     

高熵合金涂层制备及其应用的研究进展

高熵合金涂层又称多主元合金涂层,是一种新型合金涂层。受高熵效应的影响,涂层的组织结构主要由单一的BCC、FCC或者HCP固溶体相构成,且易于形成非晶、纳米晶和纳米复合物,呈现出优异的综合力学性能、抗高温氧化性能、耐辐射性能和生物兼容性能等,具有重要的研究价值和应用前景。分别从涂层的主元数量和位形熵值两方面对高熵合金涂层的概念进行了阐述,比较分析了热喷涂、激光熔覆以及物理气相沉积等几类常用的高熵合金涂层制备工艺的优点和不足,总结了高熵合金涂层的工业应用现状,最后指出了高熵合金涂层在目前的研究中存在的问题并展望了其未来的发展方向。     

碳纤维增强聚醚醚酮复合材料骨诱导修复植入体制备及微动摩擦学性能

引起植入体无菌松动的主要原因是植入体与骨组织之间的微动磨损。通过层叠法制备了碳纤维(CF)增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料,在模拟体温37℃、模拟体液(SBF)润滑条件下,探究CF/PEEK复合材料的基本力学性能和截面微动摩擦学性能。通过改变法向载荷和位移幅值,建立了摩擦力(Ft)-位移幅值(D)曲线、微动运行工况图和摩擦系数曲线,通过三维白光干涉仪、扫描电子显微镜(SEM)对CF/PEEK复合材料进行磨损机制探究。结果表明：随着法向载荷的减少和位移幅值的增加,微动由部分滑移区、混合区向滑移区转变。摩擦系数曲线整体较为平稳,摩擦系数随着法向载荷的增加而降低,随着位移幅值的增加而增加,磨损体积随着载荷和位移幅值的增加而增加。且CF/PEEK复合材料截面也有较好的微动性能,磨损机制主要为磨粒磨损和疲劳磨损。通过对复合材料截面摩擦学特性分析,为CF/PEEK复合材料替代金属植入体提供一定的理论基础。     

激光熔覆FeCrNiCoCuAlx高熵合金涂层的耐腐蚀与抗冲蚀性能

采用激光熔覆技术在Q345钢表面制备FeCrNiCoCuAl_x(x=0, 1, 2, 3)高熵合金涂层。通过XRD,SEM及冲蚀磨损等实验方法研究高熵合金涂层的组织结构与性能。结果表明:随着Al含量的增加,高熵合金涂层由简单结构的FCC和BCC混合固溶体逐渐转变成全部的BCC结构,涂层的硬度也随之增大,最高可达580HV。在3.5%NaCl溶液中,涂层的腐蚀电流密度随着Al含量的增加先降低后提高,且当x=1时涂层具有最好的耐蚀性。冲蚀磨损实验表明,当冲蚀角度由90°减小到30°时,冲蚀磨损量不降反升,表现出韧性材料的冲蚀特征。涂层的抗冲蚀性能随着Al含量的增加而增强,且冲蚀磨损机制由锻造挤压转变为以微切削和犁削为主。     

45钢表面激光熔覆CoCrNi中熵合金涂层组织与性能

为探究CoCrNi中熵合金在激光熔覆领域中的应用,以CoCrNi合金粉末作为熔覆粉末,在45钢表面采用同轴送粉法制备合金涂层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪、摩擦磨损实验机和电化学工作站等设备研究了熔覆层微观组织、硬度、耐磨性和耐腐蚀性能。结果表明：熔覆层成形良好,组织均匀致密,组成相主要为FCC单相固溶体;熔池与基体交界处为平面晶,底部靠近中心为柱状晶,顶部分别为胞状晶和等轴晶,3种元素在熔覆层深度方向上的比例几乎相同;熔覆层平均硬度为250HV,摩擦系数、磨损量较基体分别降低了11.7%和36.7%;自腐蚀电流密度略有降低,CoCrNi熔覆层的钝化区域为-150到1 100 mV,表明熔覆层显著提高45钢的耐腐蚀性能。     

激光熔覆Co1.5CrFeNi1.5Ti0.75Nbx高熵合金的组织和性能研究

目的 研究Nb含量对高熵合金Co1.5CrFeNi1.5Ti0.75Nbx熔覆层组织和性能的影响.方法 在H13钢表面制备了Co1.5CrFeNi1.5Ti0.75Nbx(x=0.25,0.50,0.75,1.00,原子数分数)高熵合金熔覆层,研究Nb含量对熔覆层的物相组织、微观结构、硬度和耐磨性的影响.结果 高熵合金熔覆层主要为BCC相、FCC相和Laves相的组织.在熔覆层中添加Nb,Laves相随之增加,组织的微观形貌发生变化.熔覆层的硬度远远高于H13钢(退火态),Co1.5CrFeNi1.5Ti0.75Nb0.5熔覆层的平均硬度最高,约为H13钢(退火态)的2.8倍.Co1.5CrFeNi1.5Ti0.75Nb0.5熔覆层的摩擦磨损失重最小,磨损程度更低,耐磨性更好.结论 Nb元素加入高熵合金体系会形成Laves相,Laves相能够提高高熵合金的力学性能.相关结果 对于高熵合金体系的研究具有一定意义,为高熵合金的成分设计和优化提供了必要的实验支持.     

等离子熔覆法制备AlxCoCrFeNi高熵合金微观组织与性能研究

利用等离子熔覆法在Q235基体上制备了Al_xCoCrFeNi(x=1、1.5,x为摩尔分数)高熵合金,对熔覆层的化学成分、相结构、微观组织和显微硬度进行了研究。结果表明:熔覆态高熵合金具有简单的固溶体结构,微观组织为树枝晶,Al含量从x=1增加到x=1.5时,物相组成由FCC+BCC两相转变为单一的BCC相;当x=1.5时,枝晶间有纳米级颗粒析出;Al_(1.5)CoCrFeNi熔覆层与基体呈现良好的冶金结合,界面附近的热影响区由于珠光体脱碳分解而形成了约为80μm宽的铁素体带;随着Al含量的增加,熔覆层的显微硬度从x=1时的478HV增加到x=1.5时的530HV。     

TC21钛合金微动磨损特性的研究

采用SRV磨损试验机研究了TC21钛合金与0Cr13Ni8Mo2Al不锈钢配副件的微动磨损特性;用正交实验法设计实验,系统研究了微动频率、法向载荷、微动振幅对钛合金磨损量的影响,测试了不同实验条件下摩擦系数与循环次数的关系。结果表明:微动振幅对磨损量的影响高度显著,法向载荷的影响显著,微动频率有影响但不显著;在微动过程中摩擦系数呈现出阶段性变化,同时变化幅度随着微动频率的增加逐渐减小。TC21微动磨损发生的初期,其磨损机制主要以磨粒磨损为主,随着微动的进行剥落磨损和粘着磨损的作用逐渐明显。     

超音速火焰喷涂NiCr-Cr_3C_2涂层的组织结构与摩擦学性能

为进一步提高超音速火焰喷涂NiCr-Cr_3C_2涂层的性能,采用超音速火焰喷涂技术在AISI1045钢基体上制备NiCr-Cr_3C_2涂层。采用扫描电镜、X射线衍射仪分析了涂层的形貌、相结构及化学成分;测试了涂层的显微硬度、弹性模量、结合强度等;采用摩擦磨损试验探究了涂层的摩擦学性能,得出了摩擦系数随时间的变化曲线及涂层的摩擦磨损机理。结果表明:超音速火焰喷涂NiCr-Cr_3C_2涂层晶体结构复杂,含有单晶、纳米晶,还含有少量非晶相,且涂层结构致密,孔隙率低,显微硬度为916 HV3 N,弹性模量为248.671 GPa,结合强度为63 MPa;在不同载荷条件下,涂层的摩擦系数随时间变化趋势大致相同,且载荷越大,摩擦系数越低,磨损体积越大;载荷为20 N时,涂层磨损机制表现为黏着磨损,载荷增大到60 N时,涂层磨损机制过渡到磨粒磨损。     

(Ti,Al)C涂层的液相脉冲放电制备及其滑动磨损性能

为了制备耐磨性和抗氧化性优良、结合力高的多元合金涂层,利用普通电火花机床通过液相脉冲放电法在调制态45钢基体上制备了(Ti,Al)C涂层,采用X射线衍射仪(XRD)分析了涂层的相组成,利用带有能谱分析仪的扫描电镜观察了涂层的界面组织、分析了涂层的元素成分,采用显微硬度计测试了涂层的硬度,采用摩擦磨损试验机考察了涂层的滑动磨损特性。结果表明:液相脉冲放电法制备的涂层厚约30μm,主要物相为(Ti,Al)C,从涂层到基体,试样硬度呈梯度递减,涂层表面硬度高达2 100 HV以上;与淬火低温回火45钢配副时,摩擦系数较低且稳定;摩擦磨损试验载荷为100～200 N时,涂层表面出现轻微塑性变形,磨损机制为塑性流变;载荷为300～400 N时,涂层磨损面出现浅而细的平行状犁沟,磨损机制为轻微磨粒磨损。     

粉末冶金TiVNbTa难熔高熵合金的组织和力学性能

将机械合金化(MA)与放电等离子烧结(SPS)相结合制备了难熔TiVNbTa高熵合金,研究了这种合金的机械合金化过程、相组成和显微组织,以及烧结温度和O、N含量对其力学性能的影响。结果表明:机械合金化后高熵合金粉末为BCC结构,放电等离子烧结成的块体高熵合金由BCC基体和FCC析出相组成,其析出相为TiN+TiC+TiO的复合物。烧结温度为1100℃的高熵合金具有良好的综合力学性能,压缩屈服强度达到1506.3 MPa,塑性应变为33.2%。随着烧结温度的提高,合金发生了从准脆性到塑性再到脆性断裂的转变。O和N含量的提高对高熵合金强度的影响较小,但是使其塑性显著降低。     

CoCuFeNiTi高熵合金涂层的制备和性能研究

采用激光熔覆技术在40 Cr钢基材表面制备CoCuFeNiTi高熵合金涂层,使用SEM、XRD和EDS等手段分析涂层的显微组织和相组成,研究了涂层的制备工艺、显微硬度、耐磨损和耐腐蚀性能。结果表明：在激光功率为700 W、扫描速度为6 mm/s条件下制备的CoCuFeNiTi高熵合金涂层表面质量较好,涂层与基体之间形成了良好的冶金结合;这种涂层由FCC相、少量的Cu₄Ti相和微纳级富Cu析出相构成,具有典型的树枝晶显微组织,Cu元素在枝晶间偏聚并形成微纳级富Cu析出相;涂层的显微硬度约为438.83HV,是基体的1.7倍;涂层的磨损质量损失约为基体的1/2,表明这种涂层具有更高的耐磨损性能。涂层的磨损,以黏着磨损为主伴有一定程度的磨粒磨损;这种涂层在pH=4的酸性溶液和3.5%NaCl溶液中的耐蚀性均优于基体。