激光熔覆制备高熵合金涂层的研究进展

激光熔覆技术具有高的冷却速度、低的稀释率、涂层与基体冶金结合等优点,采用激光熔覆技术制备耐磨性和耐腐蚀好的高熵合金涂层是近几年高熵合金领域的研究热点之一。首先概括了激光熔覆技术制备的高熵合金体系及组织结构特征,大多高熵合金涂层以固溶相为主,少数合金涂层形成了非晶相,与熔炼制备高熵合金块体材料相比,涂层组织具有均匀、细小致密等特点。然后介绍了涂层的性能特征,涂层具有较高的硬度、良好的耐磨性,同时指明高耐磨性涂层不仅具有高的硬度,同时还需要具有一定的塑韧性。涂层合金中大多包含有Al、Cr、Si和Co等形成稳定氧化膜的元素,呈现优异的抗腐蚀性能。随后重点概述了合金元素（Al、Mo、V、Ti、B、Ni、Nb和Cu等）、熔覆工艺参数（激光功率、扫描速度和预制层粉末厚度）和热处理工艺对涂层组织结构和性能的影响规律。其中,熔覆工艺参数对涂层组织结构和性能的影响研究相对较少,将是未来研究的重点内容之一。最后对激光熔覆技术制备高熵合金涂层存在的问题和未来的研究方向做了展望。     

激光熔覆高熵合金涂层耐磨性能研究进展

高熵合金凭借特有的合金设计理念和优异的性能,展现了在工业生产中巨大的应用潜力,已成为研究学者关注的焦点。本文概括了高熵合金的设计准则和性能特性,分析了高熵合金相形成及其规律,阐述了合金元素对激光熔覆高熵合金耐磨性能研究进展,同时,探讨了热处理对激光熔覆高熵合金耐磨性能研究进展。展望了激光熔覆高熵合金涂层未来的研究发展方向。     

激光熔覆高熵合金涂层的耐腐蚀性能研究进展

利用激光熔覆技术制备的高熵合金涂层已成为一种新兴的绿色清洁耐腐蚀涂层.为了最大程度发挥高熵合金涂层的耐腐蚀防护性能,需要探究激光熔覆高熵合金涂层耐腐蚀性能的影响因素及影响机理.首先阐述了高熵合金理论以及利用激光熔覆技术制备高熵合金涂层的优势,总结了高熵合金激光熔覆涂层优异耐腐蚀特性及耐腐蚀强化机理.重点综述了高熵合金元素组成、激光熔覆工艺参数、涂层后处理工艺以及服役温度4个因素,对高熵合金激光熔覆涂层耐腐蚀性能的影响规律与影响机理.高熵合金中适当添加Ni、Al、Ti等元素,在一定程度上可以提高涂层的耐腐蚀性,但是随着元素含量的进一步增加,由于高熵合金涂层的物相组成改变、晶格畸变严重、元素偏析加剧,可能导致涂层的耐腐蚀性能降低.适宜的激光加工参数可以使涂层具有较好的耐腐蚀性,原因在于涂层的缺陷较少、组织细密均匀.退火、激光重熔、超声冲击处理等涂层后处理工艺,通过改变高熵合金涂层的物相组成以及微观组织特征,来提高其耐腐蚀性.激光熔覆高熵合金涂层的服役环境温度越高,则腐蚀速率越快.最后,对激光熔覆高熵合金涂层的耐腐蚀性能强化方法进行了总结与展望.     

合金元素对激光熔覆高熵合金涂层影响的研究进展

介绍了激光熔覆高熵合金涂层的硬度、耐蚀性、热稳定性及抗高温氧化性等性能。总结了合金元素对高熵合金涂层性能的影响。阐述了激光熔覆技术制备高熵合金涂层近些年的研究进展,并且指出了该技术制备涂层所存在的问题以及未来展望,以期制备出性能优异的高熵合金涂层。     

激光熔覆AlxCoCrCuFeNi高熵合金涂层组织与耐磨性

利用激光熔覆技术在45钢基体表面制备AlxCoCrCuFeNi(x=0.5,0.75,1.0,1.25,1.5)高熵合金涂层,研究了 Al元素含量对涂层组织结构、相组成、硬度及耐磨性的影响规律,重点分析了非平衡凝固快冷条件对高熵合金涂层形核的影响机制.AlxCoCrCuFeNi涂层具有BCC和FCC结构,随Al元素含量的增加FCC逐渐向BCC转变,高熔点Fe,Cr元素偏聚于BCC相中,Cu元素以富Cu相形式存在.涂层硬度随Al含量的增加而增大,合金体系为Al1.5CoCrCuFeNi时硬度达到最大为807.3HV0.2,耐磨性与硬度呈正相关性.激光熔覆非平衡快冷条件抑制了金属间化合物等有序相的形核、生长,有利于高熵合金固溶体相的形成.     

激光熔覆FeCoNiCrAl_2Si高熵合金涂层

研究了激光熔覆后经600—1000℃退火处理的FeCoNiCrAl_2Si高熵合金涂层的组织和性能.结果表明,激光熔覆过程中的快速凝固条件有利于抑制涂层中金属间化合物的析出,涂层具有bcc结构,为有序固溶体,具有较高的硬度(900 HVo 5),相结构和硬度的高温稳定性好;涂层组织为树枝晶,Fe,Cr和Si在枝晶间富集,而Ni,Co和Al在枝晶中富集.随退火温度升高,Al和Si的偏析程度加剧,而其余元素的偏析变化不明显.EBSD研究显示熔覆态涂层的枝晶和枝晶间界面分布有大量小角度晶界,经600℃退火5 h后小角度晶界转变为大角度晶界,晶粒被细化.     

激光熔覆CoCrNiMnTix高熵合金涂层组织及耐磨性能研究

目的 针对高铁制动盘等高速强力磨损的关键件,设计激光熔覆CoCrNiMnTix高熵合金涂层,提高表面的硬度和耐磨性。方法 采用激光熔覆技术在Q235钢表面制备CoCrNiMnTix高熵合金涂层,利用XRD和SEM对涂层微观组织进行表征,通过显微硬度计和纳米压痕仪测试涂层硬度,运用摩擦磨损试验机和三维形貌仪研究涂层的摩擦磨损性能。结果 在激光熔覆CoCrNiMnTix涂层中,随着Ti含量的增加,涂层物相由单一的FCC相转变为FCC+Laves相。由于固溶强化以及Laves相含量增多,涂层的显微硬度不断提高,CoCrMnNiTi硬度达到523HV0.1,最高纳米硬度达到6.91 GPa。CoCrNiMnTix系涂层的弹性模量大小相近。随着Ti含量的增加,涂层的耐磨性呈现升高趋势,当Ti的摩尔分数增加至0.75时,涂层具有最好的耐磨性,但进一步增加Ti含量时,由于脆硬性的Laves相逐渐增多,磨损形式由低Ti含量时的粘着磨损逐渐转变为高Ti含量时的磨粒磨损,使涂层耐磨性能下降。结论 激光熔覆CoCrMnNiTix涂层可以显著提高基体的耐磨性,Ti的摩尔分数为0.75时,在FCC基体中形成了少量Laves相,既提高硬度,又实现强韧配合,涂层表现出最佳的耐磨损性能。     

等离子熔覆制备高熵合金涂层耐腐蚀性能的研究进展

高熵合金涂层具有易于制备、结构简单和综合性能优良等特点,成为高熵合金领域的研究热点.为探究等离子熔覆制备高熵合金涂层的腐蚀行为,本文阐述了近年有关高熵合金涂层典型制备方法、特点及利用等离子熔覆制备高熵合金涂层的优势.总结了等离子熔覆制备高熵合金涂层耐腐蚀性能的国内外研究进展.重点综述了高熵合金涂层的微观组织、相组成和合...     

激光熔覆FeCoCrNiNb高熵合金涂层组织及力学性能

采用激光熔覆技术在304不锈钢表面制备了FeCoCrNi、FeCoCrNiNb等摩尔比高熵合金熔覆层,研究了Nb元素对熔覆层组织及性能的影响。采用XRD、SEM、EDS、纳米压痕测试和干滑动摩擦磨损实验等方法,详细分析了2种高熵合金熔覆层的相组成、组织演变、纳米硬度及耐磨性能。结果表明：FeCoCrNiNb高熵合金熔覆层相组成为fcc固溶体及富Nb-Laves相。FeCoCrNiNb熔覆层的纳米硬度(H)、弹性模量(E)、H/E和H³/E²分别为6.066 GPa、231.54 GPa、0.0262和0.0042,远高于FeCoCr Ni熔覆层的3.456 GPa、209.48 GPa、0.0165和0.000 94。随着纳米硬度的增加,FeCoCrNiNb熔覆层的摩擦系数和比磨损率也随之降低,分别为0.519和2.54×10^-6mm³/(N·m)。综上所述,FeCoCrNiNb高熵合金熔覆层具有良好的纳米硬度和耐磨性。     

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。     

超声振动对激光熔覆高熵合金涂层组织与耐磨性能的影响

目的 研究超声振动对高熵合金涂层的裂纹抑制机理与力学性能影响。方法 采用自主设计的超声振动平台开展试验。使用激光共聚焦显微镜观察高熵合金涂层的截面形貌,对比超声添加前后裂纹的数量以及分布情况。采用扫描电镜、X射线衍射仪等测试设备,探究添加超声前后涂层的微观组织转变、元素分布趋势与晶粒尺寸等。借助显微硬度仪与往复摩擦磨损试验机研究涂层的显微硬度与耐磨性。结果 超声振动作用下,熔池的润湿角发生变化,截面由半圆状变为椭圆状。超声振动显著细化涂层的晶粒,破碎的柱状晶增加了凝固晶核的数量,同时促进了FCC相在晶界处的析出。FCC析出相形成“网状”结构,增强了晶界处吸收应力的能力,有助于抑制涂层中裂纹的扩展。涂层显微硬度由503HV0.5提升至526HV0.5,室温摩擦因数由0.669下降至0.586,摩擦曲线更加平稳。添加超声振动后,涂层的磨损机制为磨粒磨损与氧化磨损。结论 超声振动产生的空化效应与声流效应减小了熔池的温度梯度,细化了晶粒,抑制了裂纹在晶界处扩展。添加超声振动后,涂层的力学性能与摩擦性能得到提升。     

退火对激光熔覆CoCrFeNiW0.6高熵合金涂层组织与性能的影响

目的 通过对激光熔覆CoCrFeNiW0.6高熵合金涂层进行退火处理,使涂层性能得到进一步提高。方法 采用RFL–C1000光纤激光器在45钢表面制备CoCrFeNiW0.6高熵合金涂层,通过SXL–1200管式电阻炉在不同温度下(600、800、1 000 ℃)对高熵合金涂层进行退火处理,保温时间为2 h,冷却方式为随炉冷却。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、摩擦磨损试验机等对熔覆层的微观组织、显微硬度和摩擦磨损性能进行分析和测试。结果 CoCrFeNiW0.6高熵合金涂层由FCC相和μ相(Fe7W6)组成,经过不同温度退火处理后,涂层未析出新的相,μ相衍射峰强度呈先减小后增大的趋势;涂层组织经高温退火(800 ℃、1 000 ℃,2 h)后发生了明显的改变,经800 ℃/2 h退火处理后,枝晶间析出了大量μ相沉淀,经1 000 ℃/2 h退火处理后晶界开始出现断裂分解,晶粒内部和晶界部位析出了大量的富W颗粒相(μ 相)。经1 000 ℃/2 h退火处理后,熔覆层具有较高的平均显微硬度,为475.68HV0.3,相较于未经退火处理的熔覆层,其硬度提高了约45%;经600 ℃/2 h退火处理后,涂层的平均摩擦因数最低,约为0.226,磨损量最小,与未经退火处理的涂层相比,其磨损量降低了约28%。退火温度的升高并未使磨损机制发生明显改变,主要为磨粒磨损。结论 高温退火处理可以促进μ相的生成;经退火后,CoCrFeNiW0.6高熵合金涂层的硬度得到显著提高,改善了涂层的摩擦磨损性能,强化机制为固溶强化和第二相强化。     

激光熔敷Ni+WC+RE合金层的高温性能研究

通过不同成分、不同温度下的高温硬度、高温干摩擦磨损试验，对激光熔敷合金层的一些高温性能进行了研究。结果表明，在相同实验条件下，不同成分熔敷层的高温硬度和高温耐磨性均随温度升高而下降，其中Ni21 20％WC 0．5％CeO2熔敷层的高温性能最好。激光熔敷层的高温磨损机制以粘着磨损为主，兼有磨粒磨损和氧化磨损。     

高温模具表面激光熔覆耐磨合金

用2kw CO 激光和送粉工艺,在4Cr5MoV_1Si 钢表面熔覆一层高温耐磨合金(Ni 基高温合金+WC),并应用于轧钢机导向板工作面。用扫描电子显微镜、电子探针和 x 射线衍射技术分别进行熔覆层的组织形态观察,微区成分分析和物相的鉴定。结果表明,熔覆层显微组织主要有许多弥散分布的 W_2C、(W,Ti)C_(1-x)、WC 和共晶态的 M_(12)C 及γ(f、c、c)母体相组成。室温及高温硬度测试结果表明,熔覆层有适中的室温硬度和相对较高的高温硬度。实际生产考核结果表明,激光熔覆导向板使用寿命大大提高,每对可轧钢1000～1100吨,而4Cr_5MoV_1Si 和普碳钢分别为400～500吨和200吨。     

钛基复合材料激光熔覆层显微组织及其强化机制

利用激光熔覆技术在Ti-6A1-4V合金表面制备了TiC增强钛基复合材料涂层，复合材料的硬度明显高于基体，平均硬度可达940HV0.2。对复合材料的显微组织分析表明：TiC增强钛基复合材料的强化机制以细晶强化和弥散强化为主。     

激光熔覆钴基合金的凝固组织特征及性能研究

利用电子显微技术和力学性能测试,研究了Q235低碳钢基体上激光熔覆Co基合金的凝固组织及其形成过程,讨论了熔覆层合金成分和显微硬度变化规律。结果表明,基体和熔覆层之间形成了良好的冶金结合。熔覆区的组织不均匀,。随着距交界面距离的增加,由胞状晶和逆热流方向外延生长的粗大树枝晶变为较细小的树枝晶,最终过渡到表层的细小树枝晶和等轴晶,熔覆层断口以沿晶断裂为主,激光熔覆对合金成分的稀释作用小。     

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...     

激光熔覆制备高硬耐磨涂层的研究综述

高硬耐磨涂层指与基体间呈冶金结合,具有很强的局部抵抗压入能力及抵抗机械磨损能力的薄层。激光熔覆技术是一种新型、绿色、高效的表面处理技术,具有冷却速度快、稀释率小、热变形小、厚度可控等优点,在交通、矿山、石化、冶金等高端制造装备领域具有广阔的应用前景。从粉末设计、激光熔覆工艺、统计计算与仿真模拟、激光熔覆辅助技术等4个方面,综述了激光熔覆技术制备高硬耐磨涂层的研究进展。在粉末设计方面,以涂层优化结果为导向,综述了第二相强化型、细晶强化型、组织结构优化型及其他类型设计在制备高硬耐磨涂层方面的研究。在激光熔覆工艺方面,介绍了熔覆过程中工艺参数对涂层性能及质量的影响及作用机理,并提出了合理的优化建议。在统计计算和仿真模拟方面,概述了统计计算与仿真模拟在涂层制备、熔覆工艺优化、涂层组织性能优化及熔覆理论研究中的作用。在激光熔覆辅助技术方面,概述了声场、电场、磁场、热场、机械场及光谱检测等辅助技术,并介绍了辅助技术对调控涂层微观组织及性能的影响和作用机制。最后对激光熔覆制备高硬耐磨涂层及相关技术的研究进行了展望。