激光沉积AlxTiCrMnCu高熵合金组织性能的研究

采用激光沉积方法制备了Al_xTiCrMnCu (x=0, 0.25,0.5,0.75,1.0)高熵合金。通过XRD、SEM及腐蚀电化学测试技术等研究了Al_xTiCrMnCu高熵合金的微观结构及性能。研究发现,随Al含量的增加,Al_xTiCrMnCu高熵合金由简单的fcc和hcp1混合固溶体结构逐渐转变为全部hcp2固溶体结构;合金的显微硬度随Al含量的增加而增大;Al_xTiCrMnCu高熵合金在3.5%NaCl水溶液中的耐蚀性先提高后降低,当x=0.25时,其耐蚀性最佳。     

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.     

激光熔覆CoCrFeNiTix高熵合金涂层的组织与性能

目的 研究Ti含量对激光熔覆CoCrFeNi高熵合金涂层的组织和性能的影响。方法 利用激光熔覆技术在45钢表面制备CoCrFeNiTi_x（x表示摩尔比值,x为0、0.2、0.4、0.6、0.8）高熵合金熔覆层,并通过Leica DVM6光学显微镜、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、显微硬度计、电化学工作站等设备,对单道和多道熔覆试样的宏观形貌、显微组织、显微硬度、耐腐蚀性能等方面进行分析研究。结果 随着Ti含量的增加,熔覆层的稀释率逐步增大,涂层与基材之间的冶金结合性能变好,但表面的成形质量变差;熔覆层随着Ti含量的增加,由单一的面心立方（FCC）相变为面心立方（FCC）和体心立方（BCC）相混合;在Ti含量的增加过程中,熔覆层的组织由树枝晶变为没有明显方向的等轴晶,且晶粒趋于细化;熔覆层的硬度随着添加元素Ti含量的增加而逐步提高,当x=0.8时硬度值提高至502.39HV0.3;随着Ti含量的增加,熔覆层的腐蚀电位逐渐先向正方向移动,后向负方向移动,腐蚀电流密度先减小后略有增加。结论 在CoCrFeNi合金体系中添加Ti元素,会导致熔覆层的成形质量恶化...     

Ti3Al合金激光焊接接头高温拉伸性能及显微组织

研究Ti-24Al-17Nb合金激光焊接接头的室温及高温拉伸性能,并分析接头显微组织和拉伸断口。研究结果表明,室温下焊缝为单一β/B2相柱状晶组织,室温横向拉伸时接头强度与母材强度相当、塑性有所下降、但仍有25%左右的伸长率,断裂大部分发生在母材部位、少部分断裂在焊缝;高温拉伸时断裂均发生在焊缝部位。高温拉伸时,接头组织发生变化,α2相和B2相向O相转变;焊缝β/B2相向O相转变的切变相变,使原来柱状晶晶界应变集中、容易产生微裂纹,使接头高温强度和塑性明显降低,高温拉伸断口呈现沿晶断裂和解理断裂的脆性断裂形式。     

激光熔覆FeCrNiCoMoCuBSi高熵合金涂层的腐蚀磨损性能

利用激光熔覆技术在316L不锈钢表面制备了FeCrNiCoMoCuBSi高熵合金涂层,分析了其组织结构、硬度、摩擦磨损、电化学腐蚀和腐蚀磨损性能。结果表明,熔覆层成型良好,表面无裂纹、气孔等缺陷。熔覆层主要由FCC固溶体相组成,微观组织以“柳条状”树枝晶为主,结合区为平面晶,与基体呈良好的冶金结合。熔覆层的平均硬度为700 HV_0.2,约为基材的3.5倍。熔覆层在不同载荷下的摩擦系数均低于基材,磨损量小于基材,表现出明显优于基材的耐磨性。在3.5wt% NaCl溶液中,熔覆层自腐蚀电流密度为4.74×10^_-8A.cm^_-2,低于基材两个数量级,耐蚀性优异。在摩擦载荷与腐蚀耦合作用下,熔覆层开路电位发生负偏移,腐蚀倾向增大。随摩擦载荷增大,自腐蚀电位负移,自腐蚀电流密度增大,摩擦促进腐蚀作用增大。     

超音速激光沉积Ti6Al4V涂层的微观结构及耐蚀性能

超音速激光沉积技术是将激光加热与冷喷涂同步耦合的一种新型材料沉积技术。文中利用超音速激光沉积技术在中碳钢基体上制备Ti6Al4V涂层,并采用SEM、XRD、电化学腐蚀测试等手段对涂层厚度、显微组织、相成分以及耐蚀性能进行了表征分析。结果表明,在一定的激光辐照温度（即沉积区温度）范围内,涂层沉积效率、致密性以及涂层与基体之间的结合强度均随激光辐照温度的升高而增加,当激光辐照温度为800℃时,沉积效率是冷喷涂的4倍,涂层中的孔隙率仅为4.38%,涂层与基体的结合强度达75 MPa。由于低热输入的原因,涂层的物相组成与原始钛合金粉末基本一致。随着激光辐照温度的进一步提高,涂层中有TiN相的产生,不利于粉末的沉积,涂层的沉积效率、致密性以及结合强度均下降,但是在酸性腐蚀介质中,TiN的存在提高了涂层的耐蚀性能。     

激光堆焊Cr MnFeCoNi高熵合金组织与力学性能研究

采用激光堆焊技术在Q235钢上制备了成型良好的CrMnFeCoNi堆焊层,通过XRD,OM,SEM和EDS等分析手段研究了堆焊层的物相结构、微观组织和化学成分;通过硬度测试和拉伸测试表征了堆焊层的力学性能。结果表明,堆焊层内形成了呈树枝晶形貌的FCC单相固溶体。堆焊层内元素分布较均匀,但在枝晶内外存在细微的元素差异,Cr,Fe和Co富集在枝晶内部,Mn和Ni在树枝晶间偏析。堆焊层的硬度由表面至底部缓慢递减,约为180～200 HV0.5。堆焊层的拉伸性能有较强的温度依赖性,当温度从298 K降至77 K时,堆焊层的屈服强度和抗拉强度分别提升了60%和65%,达到了564 MPa和891 MPa,断后伸长率从26%提升到了36%。     

快速凝固Al—Ti—Fe系合金的组织演化

采用单辊旋铸技术制备Al-2.5Ti-2.5Fe,Al2.5Ti-2.5Fe-2.5V和Al-2.5Ti-2.5Fe-2.5Cr(at%，下同）合金薄带，利用X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）分析了这些合金的急冷态和退火态组织。结果表明：快速凝固Al-2.5Ti-2.5Fe合金急冷态组织中存在Al3Ti和Al5Ti2两种初生相，快凝合金经400℃退火10h后，组织中出现了Al13Fe4相，在450℃退火，组织中析出了弥散Al3Ti相；快速凝固Al-2.5Ti-2.5Fe-2.5V合金急冷态组织中存在Al11V相和Al80V20相，400℃退火10h后，初生Al11V相转变为Al80V20相，且固溶在α-Al基体中的Ti,Fe以Al23Ti9相和Al13Fe4相的形式析出；快速凝固Al-2.5Ti-2.5Fe-2.5Cr合金急冷态组织中存在Al3Ti和Al13Cr2两种初生相，快凝合金经300℃退火10h后，组织中析出了Al13Cr2和Al3Ti两种弥散相，400℃退火10h时后组织中出现了Al13Fe4相。     

激光熔覆CoCrFeNiWx高熵合金涂层的组织及性能

目的 研究W含量对激光熔覆CoCrFeNi高熵合金涂层组织及性能的影响。方法 采用RFL-C1000光纤激光器在45^#钢表面制备CoCrFeNiW_x(x=0、0.2、0.4、0.6、0.8)高熵合金涂层,利用光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计、摩擦磨损试验机等,对熔覆层的宏观形貌、微观组织、显微硬度和摩擦磨损性能进行分析和测试。结果 熔覆层与基材之间的润湿性较好。随着W元素含量的增加,涂层由单一的FCC相转变为FCC相+μ相(Fe₇W₆、Co₇W₆),微观组织由胞状晶转变为树枝晶,晶粒尺寸减小,且在x=0.8时出现了明显的共晶组织和大量μ相沉淀。熔覆层的显微硬度随着W含量的增加而增大,x=0.8时,熔覆层具有最高的显微硬度,达到432.02HV0.3,约为基材硬度的2.1倍,为CoCrFeNi熔覆层硬度的2.2倍。x=0.6时,涂层磨损量最小,仅为CoCrFeNi涂层磨损量的30.85%,平均摩擦因数最低,约为0.31...     

Mo含量对激光熔覆CoCrFeNiW0.6Mox高熵合金涂层组织与性能的影响

目的 研究Mo含量的变化对激光熔覆CoCrFeNiW0.6高熵合金涂层的影响。方法 使用RFL-C1000光纤激光器,在45钢基体表面制备CoCrFeNiW0.6Mox(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8)高熵合金涂层,并利用Leica DVM6光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪、显微硬度仪、电化学工作站对熔覆层的宏观形貌与稀释率、相结构、微观组织结构、硬度、耐腐蚀性能进行测试与分析。结果 加入Mo元素后,结合状态与表面形貌良好,当x=0~0.4时,涂层微观组织主要呈树枝晶形态,且晶粒逐渐变细。当x≥0.6时,涂层表面开始有裂纹产生。随着Mo元素的添加,涂层逐渐析出σ相,晶粒尺寸逐渐减小。当x=0.8时,有共晶组织形成。涂层显微硬度随Mo元素的增加而增加,但由于x=0.8时出现较多裂纹,裂纹的出现影响了涂层硬度,导致x=0.8时的硬度减小。当x=0.6时,涂层平均显微硬度最高,达到了959.69HV0.3,约为CoCrFeNiW0.6涂层平均硬度的20.32%。当x=0~0.6时,涂层耐腐蚀性能随着Mo元素含量的增加逐渐提升。当x=0.8时,耐腐蚀性能变差,其原因是裂纹的出现以及σ相的形成使得涂层耐腐蚀性变差。在x=0.6时,涂层耐腐蚀性能最好。结论 Mo元素的加入使得涂层微观组织出现σ相,同时有细化晶粒的作用,可以显著改善涂层的硬度以及耐腐蚀性。     

Ti6Al4V表面激光熔覆Ti/TiBCN复合涂层研究

目的 提高Ti6Al4V表面硬度、耐腐蚀性和耐磨性。方法 采用激光熔覆技术在Ti6Al4V表面制备Ti/TiBCN复合涂层,研究不同激光比能对涂层组织与性能的影响。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、显微维氏硬度计、电化学工作站和往复摩擦磨损试验机研究了涂层的相组成、显微组织、显微硬度、耐腐蚀性和耐磨性。结果 当激光比能为13.3 kJ/cm2、TiBCN含量为70%时,Ti/TiBCN复合涂层质量最好。涂层上部由胞状晶、花瓣状结构、须状结构和等轴α相组成,涂层中部主要由粗大TiBCN枝晶组成,涂层下部由针状结构和类球形TiBCN颗粒组成。与Ti6Al4V基体相比,涂层硬度达1050HV0.2,约为基体显微硬度（340HV0.2）的3.0倍。基体自腐蚀电位为-1.388 V,自腐蚀电流密度为-6.33 A/cm2;涂层自腐蚀电位为-1.173 V,自腐蚀电流密度为-6.22 A/cm2。摩擦磨损实验中,涂层出现轻微的剥落、磨粒磨损式的浅短磨痕和颗粒碎屑,基体表面出现较多犁沟式磨损。涂层的平均摩擦因数为0.174,约是基体（0.323）的1/2;涂层的磨损量为1.152 mg,约是基体（6.723 mg）的1/6。结论 当激光比能为13.3 kJ/cm2时,涂层的组织均匀致密,硬度显著提高,耐腐蚀性和耐磨性优于基体。     

U上Al，Ti／Al镀层研究

用循环Ar^ 轰击-磁控溅射离子镀（MSIP）法在U表面上镀Al,Ti/Al,并采用俄歇电子能谱仪（AES）、扫描电镜（SEM）、电化学实验和平面磨耗实验，研究了其表面、剖面形貌和耐磨耐蚀性能，以及Al/U和Ti/Al镀层界面。结果表明：U上循环Ar^ 轰击-磁控溅射离子度Al,Ti/Al界面存在较宽的原子共混区，且Ti/Al镀层的耐磨蚀性能明显优于单一磁控溅射离子镀Al层。     

阴极电弧离子沉积TiN／Ti镀层腐蚀特性

采用电化学线性极化、交流阻抗谱技术研究了不同基片偏压上阴极电弧沉积TiN/Ti镀层在50×10-6g/gCl-溶液中的腐蚀行为,并对镀层腐蚀的机理进行了探讨。结果表明:基片偏压–400V时,镀层耐蚀性能好;镀层表面的针孔是诱发镀层和基材体系发生点蚀、电偶腐蚀的主要缺陷。     

Effects of Chlorate on the Hot Corrosion Behaviors of Cr0.82Al0.18N Coating Deposited on a Ti3Al Based Alloy

为了研究氯化物熔盐对Cr-Al-N涂层热腐蚀性能的影响,采用反应磁控溅射的方法在Ti3Al合金表面制备了Cr0.82Al0.18N涂层,研究了涂层在Na2SO4+25%K2SO4和Na2SO4+25%Na Cl(质量分数)2种熔盐中的热腐蚀行为,采用XRD和SEM分析了涂层热腐蚀产物的相组成和形貌。结果表明:涂层在含有氯化物盐的熔盐中腐蚀时表现为失重而在硫酸盐中腐蚀时表现为增重;Cr0.82Al0.18N涂层在2种熔盐中的腐蚀都主要由Cr2O3和θ-Al2O3组成。氯化物熔盐和腐蚀产物的挥发导致了在含有氯化物熔盐中腐蚀时的失重现象。当含有氯化物盐时会增加熔盐中氧离子的活度,从而加速Cr2O3在熔盐中的溶解。此外,热腐蚀过程中产生的氯气也会参与腐蚀反应,从而加速涂层的消耗。     

Mechanical Properties and Oxidation Behavior of a Graded (Ti,Al)N Coating Deposited by Arc-Ion Plating

A graded (Ti,Al)N coating was deposited on 1Cr–11Ni–2W–2Mo–V stainless steel for aero-engine compressor blades by arc-ion plating(AIP). The microstructure and the morphology of the graded coating were investigated using electron-probe microanalysis (EPMA), X-ray diffraction and scanning-electron microscopy. The mechanical properties of the graded coating were investigated and it was found that the microhardness and the wear resistance were similar to those of the monolithic (Ti,Al)N coating, but much better than those of a homogenous TiN coating. In addition, the adhesive strength and the thermal-shock resistance of the graded (Ti,Al)N coating were much better than those of the monolithic TiN and (Ti,Al)N coatings. The oxidation tests were performed at 600 and 700°C in air for 500 hr, and corrosion tests were carried out at 600°C under the synergistic effect of water vapor and NaCl for 20 hr. Compared to pure TiN, it was found that due to the incorporation of aluminum, a protective layer rich in alumina was formed on top of the graded (Ti,Al)N coating, which greatly improved the oxidation resistance and corrosion resistance of the coating.     

铝合金上电弧离子镀(Ti,Al)N膜的腐蚀特性

研究铝合金上电弧离子镀(Ti,Al)N膜层的腐蚀性能。通过对3种N2气分压下沉积膜层的阳极极化曲线、电化学阻抗谱、盐雾腐蚀失重曲线以及表面形貌的分析表明:沉积过程氮分压较低时,膜层中含有富金属相,耐腐蚀性能较低;增加氮分压使膜层中金属与非金属呈理想配比时,膜层的耐腐蚀性明显增加;膜层在缺陷处产生点蚀、电偶腐蚀,并通过形成裂纹、碎屑脱落使质量显著减小。     

Ti6Al4V合金上类金刚石膜的摩擦学性能及腐蚀行为

采用离子束沉积技术在医用Ti6Al4V合金表面制备类金刚石薄膜(DLC),利用原子力显微镜、Raman光谱、X射线光电子能谱(XPS)及UMT-2摩擦磨损试验机对薄膜的形貌、结构、摩擦学性能进行表征。采用动电位极化对涂层前后基底的耐腐蚀性能进行测试。结果表明:制备薄膜为类金刚石碳结构,基底偏压对薄膜形貌、结构有较大影响;偏压为-100V时制备的薄膜表面粗糙度低(6.5nm),sp3/sp2比值高,摩擦学性能优异;经DLC膜保护的合金基底耐腐蚀性能获得明显改善。     

NdFeB表面磁控溅射沉积Ti/Al多层膜的结构及耐腐蚀性能

采用直流磁控溅射技术在烧结NdFeB磁体表面沉积Ti/Al多层膜,并研究其结构及在NaCl溶液中的耐腐蚀性能。在Ti/Al多层膜中,Ti层为密排六方结构,成功打断了Al层(面心立方结构)的柱状晶结构生长。与纯Al膜相比,Ti/Al多层膜具有更致密的表面,且周期数增加,表面越平整致密。动电位极化曲线结果发现,纯Al膜试样的自腐蚀电流密度为1.9×10-5 A/cm-2左右,5周期Ti/Al多层膜试样的自腐蚀电流密度约为1.1×10-7 A/cm2,比纯Al膜小近两个数量级,且随着多层膜周期数的增加,其腐蚀电流密度进一步减小。这些结果表明在快速且破坏性强的腐蚀情况下,Ti/Al多层膜抗腐蚀能力比纯Al膜好,且随着周期数的增加进一步提高。NaCl溶液中长期腐蚀试验时,Ti/Al多层膜的耐腐蚀性能不如纯Al膜,这可能是由Ti层和Al层间形成原电池且多层膜应力较大导致。     

Ti6Al4V合金上类金刚石膜的摩擦学性能及腐蚀行为

采用离子束沉积技术在医用Ti6Al4V合金表面制备类金刚石薄膜（DLC）,利用原子力显微镜、Raman光谱、X射线光电子能谱（XPS）及UMT-2摩擦磨损试验机对薄膜的形貌、结构、摩擦学性能进行表征。采用动电位极化对涂层前后基底的耐腐蚀性能进行测试。结果表明：制备薄膜为类金刚石碳结构,基底偏压对薄膜形貌、结构有较大影响;偏压为–100 V时制备的薄膜表面粗糙度低（6.5 nm）,sp3/sp2 比值高,摩擦学性能优异;经DLC膜保护的合金基底耐腐蚀性能获得明显改善。     

激光熔覆镍基WC层的耐蚀性能研究

用５ｋＷ连续ＣＯ２激光器在４０Ｃｒ钢基材表面对不同成分的镍基ＷＣ合金喷涂层进行激光重熔，研究了ＷＣ和ＣｅＯ２加入量对激光熔覆层显微组织和耐蚀性能的影响，结果表明，添加适量ＷＣ和ＣｅＯ２可以改善激光熔覆镍基自熔合金层的耐蚀性能。