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。     

热处理对激光熔覆CoCrFeNiSi2.0高熵合金涂层组织与性能的影响

目的 探究热处理温度对激光熔覆CoCrFeNiSi2.0高熵合金组织、物相、显微硬度及摩擦磨损性能的影响,为研究提高高熵合金性能的工艺流程提供参考。方法 采用激光熔覆技术制备了CoCrFeNiSi2.0高熵合金,利用高温炉加热方法对制得涂层进行不同温度(热处理温度分别为600、800、1 000 ℃)的热处理,30 min分别升温至600、800、1 000 ℃,保温30 min,后随炉冷却至室温。采用显微硬度仪、真空摩擦磨损试验机、Leica DVM6光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等设备对涂层的显微硬度、摩擦磨损性能、显微组织、物相组成进行分析研究。结果 未经热处理原始试样高熵合金涂层物相组成主要为BCC相,同时夹杂少量的(Fe,Mn)2SiO4相,经过不同温度的热处理后,(Fe,Mn)2SiO4逐渐分解,1 000 ℃热处理后完全消失;Cr2Si、Ni4Si相析出且在一定温度范围内随热处理温度上升含量逐渐增加,BCC相衍射峰高度随着热处理温度的增加先升高后降低。结论 热处理温度不同会影响涂层综合性能的改变,热处理温度为800 ℃时合金的综合性能优于原始试样涂层,内部组织较为均匀,Cr2Si、Ni4Si等析出相含量最多且均匀分布在晶界处,涂层显微硬度最高达1 347.4HV0.3,摩擦因数基本稳定在0.19。当热处理温度达到1 000 ℃时,CoCrFeNiSi2.0高熵合金涂层呈单一的BCC相,这势必会对涂层性能产生一定影响。     

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。     

激光熔覆工艺对高熵合金组织与性能影响

为了探究激光熔覆工艺对高熵合金组织和性能的影响,使用激光熔覆技术在Q235基材表面制备不同熔覆工艺下的高熵合金涂层.利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪等对高熵合金涂层进行显微组织形貌的观察及物相分析;利用显微硬度计、摩擦磨损试验机对涂层的硬度及耐磨性进行研究.结果表明,宏观形貌上,扫描速度一定时,激光功率增大,涂层宽度增加,涂层表面更加平整;激光功率一定时,扫描速度增加,熔覆层的宽度减小,相结构主要由体心立方(BCC)和面心立方(FCC)组成,扫描速度的增大或激光功率的降低,涂层中的晶粒变细小,且部分区域的胞状晶有向树枝晶生长的趋势,涂层硬度明显高于基材,最高可以达到553 HV,耐磨性要优于基体.     

退火对激光熔覆 FeCoCrNiB 高熵合金涂层组织结构与硬度的影响

在Q235钢基材表面制备FeCoCrNiB高熵合金涂层,涂层致密,无裂纹和气孔,由条状M3B相和基体fcc相两相组成。分析了涂层具有这种相组成的原因。研究了高温退火对涂层组织结构及硬度的影响,结果表明:900℃或1000℃退火后,涂层中析出了颗粒状和短棒状的M3B相;1150℃退火后,条状、颗粒状和短棒状组织均消失,形成了粗大的块状M3B相,块状组织硬度达1188HV;涂层具有较好的耐高温软化性能,900℃或1000℃退火后,硬度仅分别下降约7%和9%。     

激光熔覆CoCrFeNiSix高熵合金涂层的组织与性能

为了探究激光熔覆工艺对高熵合金组织和性能的影响,使用激光熔覆技术在Q235基材表面制备不同熔覆工艺下的高熵合金涂层. 利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪等对高熵合金涂层进行显微组织形貌的观察及物相分析;利用显微硬度计、摩擦磨损试验机对涂层的硬度及耐磨性进行研究. 结果表明,宏观形貌上,扫描速度一定时,激光功率增大,涂层宽度增加,涂层表面更加平整; 激光功率一定时,扫描速度增加,熔覆层的宽度减小,相结构主要由体心立方(BCC)和面心立方(FCC)组成,扫描速度的增大或激光功率的降低,涂层中的晶粒变细小,且部分区域的胞状晶有向树枝晶生长的趋势,涂层硬度明显高于基材,最高可以达到553 HV,耐磨性要优于基体.     

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。     

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。     

激光熔覆FeCoNiCrAl高熵合金的组织与性能

采用额定功率为3 kW的Nd:YAG固体激光器在45钢表面激光熔覆制备了FeCoNiCrAl高熵合金,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜、显微硬度计和电化学工作站等研究了试样的组织、成分、硬度和耐腐蚀性能。结果表明:由于激光能量空间的非均匀分布及熔池与基体之间换热等的非均匀性,激光熔覆高熵合金与基体的交界面为波浪形;由于过冷度的差异,在熔覆区域靠近中心的组织为等轴晶,熔覆层与基体交界的组织为柱状枝晶;由于激光熔覆过程的快速加热和冷却综合影响,完全相变区组织为马氏体与残留奥氏体;由于激光熔覆晶粒细化和Al元素引起的晶格畸变等综合影响,熔覆区域硬度是基体的2～3倍。     

熔覆电流对FeCoCrNiMn高熵合金涂层组织与性能的影响

目的 研究等离子熔覆电流对FeCoCrNiMn高熵合金涂层组织与性能的影响。方法 采用等离子堆焊工艺在65Mn钢基体上制备等摩尔比的FeCoCrNiMn高熵合金涂层。通过观察涂层的宏观表面特征来判断等离子熔覆技术制作高熵合金涂层的宏观效果。利用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）以及X射线衍射技术（XRD）观察涂层显微组织,并分析涂层的成分和相组成。采用维氏硬度显微测试计测量合金涂层的表面硬度和基体至涂层的层深硬度。结果 等离子熔覆技术制备的合金涂层无裂纹,涂层平均厚度达到2 mm。涂层元素与熔覆粉末元素比例一致,除去部分Fe元素由基体进入涂层之外,涂层依旧为单相FCC固溶体结构,组织形态为枝晶。涂层与基体结合处可以观察到明显的柱状晶区和热影响区（HAZ）。随着电流的增大,枝晶组织逐渐变粗,而FeCoCrNiMn高熵合金涂层的表面硬度逐渐减小,在190 A处,硬度发生突变达到最大值366.3HV,170 A处为最小值258.78HV。沿层深方向,涂层硬度变化不大,热影响区内由上到下,硬度先增大后减小。结论 等离子熔覆技术制备高熵合金涂层有明显的优势,且具有制作大面积表面涂层的潜力,涂层厚度可以达到毫米级。电流大小改变,FCC相组成没有发生改变,而组织结构发生改变,随着电流变大,枝晶组织变粗,涂层硬度逐渐下降。     

7075铝合金表面激光熔覆Ti/TiBCN复合涂层的组织及性能

采用激光熔覆技术在7075铝合金表面制备了Ti/TiBCN复合涂层,研究了工艺参数对复合涂层的微观组织及性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)研究了Ti/TiBCN复合涂层的相组成和微观组织;利用显微维氏硬度计和往复摩擦磨损试验机研究了Ti/TiBCN涂层的性能。结果表明:当激光功率1 000 W,扫描速度3 mm/s,送粉率300 mg/min时,Ti/TiBCN复合涂层质量最好。涂层上部由树枝晶和部分胞状晶组成,涂层中部为等轴晶,涂层下部呈现球形的TiBCN颗粒。与铝合金基体相比,涂层的平均硬度为519.4 HV0.2,是基体(~120 HV0.2)的4.3倍;涂层的平均摩擦因数为0.208,约是基体(0.442)的1/2;涂层磨损损失量为2.7 mg,约是基体(8.2 mg)的1/3。     

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CoCrCu0.4FeNi高熵合金涂层的微观组织和性能

目的 提高零部件的硬度和耐磨性。方法 采用Ni-Cr-B-Si、Co-Cr-B-Si自熔合金以及Cu粉在Q235钢基体上激光熔覆CoCrCuFeNi高熵合金涂层,激光功率为2.2、2.4 kW,扫描速度为9、12 mm/s,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析涂层的微观组织,并测试了涂层的显微硬度。结果 Cu含量较高的涂层与基体形成了良好的冶金结合,但在涂层中存在严重的Cu偏析现象;Cu含量较低的涂层与基体结合处附近存在少量孔洞缺陷,局部区域具有调幅分解,涂层微观组织主要由树枝晶和枝晶间组成,树枝晶为FCC1,富Cu贫Cr,枝晶间为FCC2,富Cr贫Cu,还存在少量的纳米相,形成了具有C和B间隙固溶的CoCrCu_0.4FeNi高熵合金涂层。熔覆的涂层厚度为2.19～2.58 mm,涂层枝晶厚度为2.2～7.3μm,且枝晶越小,硬度越高。涂层的显微硬度为280～300HV0.2,基体的硬度为110～130HV0.2,约为基体的2.5倍。结论 采用Ni-Cr-B-Si、Co-Cr-B-Si自熔合金和Cu粉激光熔覆了CoCrCuFeNi高...     

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...     

铬铁原矿粉掺杂制备CrFeNiSiAl0.5高熵合金涂层及其组织性能

目的 以40Cr钢为基体,制备掺杂铬铁原矿粉的CrFeNiSiAl0.5高熵合金涂层,提高其硬度与耐磨性.方法 在Cr、Fe、Ni、Al、Si纯金属粉末中掺杂铬铁原矿粉,矿粉有效原子数分数为0％、5％、10％、15％时,采用激光熔覆技术,在40Cr钢基体上制备CrFeNiSiAl0.5高熵合金涂层.利用X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电子显微镜,表征高熵合金涂层的物相结构及微观组织.利用硬度计、磨粒磨损机,对涂层的硬度及耐磨性能进行表征.结果 不含铬铁原矿粉时,高熵合金涂层为单一的BCC相,铬铁原矿粉为10％时,出现FCC相.高熵合金涂层微观组织以胞状树枝晶为主,涂层与结合区存在明显分界,与基体呈良好的冶金结合.不含铬铁原矿粉时,高熵合金涂层平均硬度值为643.5HV;铬铁原矿粉为15％时,涂层平均硬度值为838.1HV,是基体的3.4倍.磨损率随铬铁原矿粉占比的增加而降低,铬铁原矿粉有效原子数分数为15％时,磨损率约为0.14 mg/mm2,耐磨性能最好.结论 在40Cr钢基体上成功制备出了以铬铁原矿粉为掺杂组元的高熵合金涂层,铬铁原矿粉的掺入,提升了CrFeNiSiAl0.5高熵合金涂层的硬度与耐磨性.