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...     

FeCrMnAlCux高熵合金的组织与性能

采用真空电弧熔炼炉制备FeCrMnAlCu_x(x=0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0)高熵合金,采用XRD、SEM、TEM、显微硬度仪、电子万能试验机和摩擦磨损实验机检测分析了Cu含量的变化对合金相结构、显微组织、压缩性能、硬度、耐磨性的影响。结果表明：FeCrMnAlCu_x高熵合金为典型的树枝晶组织,由BCC结构的枝晶组织、FCC结构的枝晶间组织及枝晶内析出的具有BCC结构的纳米级析出物构成。随着Cu含量的增加,合金微观组织中的枝晶组织含量减小,枝晶间组织含量增大;BCC结构的枝晶组织中弥散析出的第二相颗粒对合金的强度和硬度有着重要的影响,抗压强度和屈服强度在x=1.0时达到最大(分别为1230.2 MPa和960.5 MPa),合金的压缩变形率在x=2.0时达到最大值20.68%;随着Cu含量的增加,合金的硬度先增加后减少,合金硬度在x=0.5时达到最大值421.4HV,此时合金的摩擦性能最好,其磨损率为2.25×10^-5 mm³/(N·mm)。     

激光熔覆Al0.1CoCrFeNi高熵合金涂层的组织和性能

采用激光熔覆技术在H13钢表面制备了Al_0.1CoCrFeNi高熵合金涂层。结果表明,涂层具有单相FCC结构,涂层与基材结合处组织为柱状晶,其他区域为等轴晶;涂层截面显微硬度最高可达560.2 HV0.5,约为基体硬度的2.5倍。涂层表现出明显优于基材的抗热冲击性能。在600 ℃和800 ℃下分别循环50次后涂层均未产生裂纹,但是在1000 ℃高温下循环7次后,基体断裂,而涂层及涂层与基体结合处并没有明显的裂纹。涂层的摩擦因数和磨损率均低于基材,分析表明涂层以氧化磨损为主,而基材的磨损机理为氧化磨损伴随疲劳磨损的混合机制。     

大气等离子喷涂FeCoCrNiAl高熵合金涂层的高温摩擦磨损性能

目的 研究环境温度对FeCoCrNiAl高熵合金涂层摩擦磨损性能的影响,探讨将其应用于高温及富氧环境中的可行性。方法 采用大气等离子喷涂制备FeCoCrNiAl高熵合金涂层,考察喷涂功率对涂层微观组织的影响;测试涂层的纳米力学性能,分析其对涂层摩擦磨损性能的影响;基于涂层及对偶磨球磨损表面形貌、元素分布及含量、物相组成,讨论涂层在室温及高温环境中的摩擦磨损特性与机制。结果 涂层中形成了白色、浅灰色、深灰色及黑色4种区域,区域颜色随O元素含量增加而加深,涂层纳米力学性能逐渐增加,进而将对其摩擦磨损性能造成影响。20 kW喷涂功率制备涂层的室温摩擦因数、磨损率及磨痕深度均达最佳值,分别为(0.70±0.02)、(9.22±0.01)×10^-5 mm³/(N·m)及(130±10)μm。室温环境下,磨粒磨损、疲劳磨损及塑性变形为涂层的主要磨损机制。20 kW功率制备涂层的摩擦因数、磨损率、磨痕深度等均随摩擦环境温度的升高先增加而后降低,经600℃摩擦试验后分别低至(0.58±0.01)、(6.14±0.01)×10^-5 mm<...     

激光熔覆AlxNbMn2FeMoTi0.5高熵合金涂层的组织与性能

使用激光熔覆技术在Q235钢基体上制备Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5高熵合金涂层,期望借此提高干切削技术适用刀具表层的硬度和耐磨性。经过初步筛选之后,主要研究了Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5(x=1、1.5、2)高熵合金涂层体系,并采用XRD和3D激光扫描成像等手段分析了不同Al含量的Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5合金涂层的晶相结构、显微组织和具体元素分布。结果显示,对于Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5高熵合金涂层,随着Al含量的增加,涂层的相结构由单一的BCC相逐渐转变为双相BCC结构,晶粒逐渐细化。当x=2时,Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5高熵合金涂层硬度最高,平均为1089.6 HV0.3,大约为基材的5倍,且其具有最优的耐磨损性能。x=1.5时,Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5高熵合金涂层的自腐蚀电位最高,自腐蚀电流密度最小,耐腐蚀性最好。     

Si含量对WMoNbCrTi高熵合金微观组织和力学性能的影响

WMoNbCrTi高熵合金是一种极具应用潜力的高温结构材料，添加Si有望提高其综合力学性能。以高能球磨粉末为原料，采用放电等离子烧结技术制备了WMoNbCrTiSi_x(x=0、0.1、0.25和0.5)高熵合金，研究Si含量对其微观组织和力学性能的影响。结果表明：加入Si后高熵合金的组织由BCC固溶体、Laves相和硅化物组成。当x=0.1时，Si主要形成Ti₅Si₃,当x=0.25时，大部分Si与Ti形成Ti₅Si₃,少部分Si与Nb形成Nb₃Si,当x=0.5时，Si主要形成Ti₅Si₃、Nb₃Si和Cr₃Si。当x从0增加到0.5时，WMoNbCrTiSi_x高熵合金的硬度由9.84 GPa增加到13.46 GPa,断裂韧性从6.68 MPa·m^1/2下降到4.72 MPa·m^1/2。WMoNbCrT...     

DZ125合金表面Cr-Al-Y涂层抗高温氧化性能及摩擦性能

目的 提高DZ125合金的抗高温氧化性能和耐磨性。方法 采用包埋渗技术在DZ125合金表面制备Cr-Al-Y涂层,分析Cr-Al-Y涂层经高温氧化后的组织结构和相组成,对比研究涂层与基体的摩擦行为。结果Cr-Al-Y涂层具有多层组织结构,经高温氧化100 h后,涂层的平均质量损失量仅为0.85 mg/cm²。由于在高温氧化过程中Cr-Al-Y涂层形成了连续致密的Al₂O₃和Cr₂O₃氧化膜,随着氧化温度的升高,涂层表面的氧化速率增大,导致氧化产物剥落,并出现表面缺陷。Cr-Al-Y涂层的摩擦因数明显低于DZ125基体的摩擦因数,DZ125合金的摩擦因数约为0.45,Cr-Al-Y涂层的摩擦因数约为0.2。在摩擦过程中,DZ125合金发生了犁削磨损和磨粒磨损,涂层表面发生了磨粒磨损。结论 该涂层具有优异的抗高温氧化性能,连续致密的Al₂O₃氧化膜和Cr₂O₃氧化膜能够有效阻挡氧化性气氛与基体直...     

电火花沉积FeCoCrNiCu高熵合金涂层的组织结构与耐蚀性

目的 通过在45Mn2钢表面进行电火花沉积FeCoCrNiCu高熵合金涂层,改变其表面性能。方法 采用真空吸铸法制备直径为3 mm的FeCoCrNiCu高熵合金电极,采用电火花沉积技术,在45Mn2钢表面制备高熵合金沉积层。通过X射线衍射仪（XRD）、光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）等分析研究沉积层的相组成、表面形貌、表面粗糙度和显微组织。通过三电极体系对涂层进行极化曲线和电化学阻抗谱（EIS）测试,分析其在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。结果 制备的FeCoCrNiCu涂层连续、均匀,具有简单的FCC结构,表面呈银灰色橘皮状,厚度约为25 μm。涂层表面凸凹不平,为典型的“溅射状”花样形貌,表面粗糙度均方根偏差Rq约为4 μm。极化曲线表明,高熵沉积层自腐蚀电位为-0.548 V,较45Mn2基材正移约180 mV,腐蚀电流密度为1.59 μA/cm2,约为基材的1/6。电化学阻抗谱EIS测试结果显示,FeCoCrNiCu高熵合金沉积层较45Mn2基材具有更大的容抗弧半径和极化电阻,其模拟电路可以用R(Q(R(QR)))表示。结论 电火花沉积技术是一种极具发展潜力的高熵合金涂层制备技术,制备的FeCoCrNiCu高熵合金涂层可有效提高基材的耐蚀性能。     

等离子熔覆CrMnFeCoNiMox高熵合金涂层的组织、硬度和腐蚀性能

采用等离子熔覆技术在20钢表面制备了不同成分的CrMnFeCoNiMo_x(x=0、1、1.5)系高熵合金涂层。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)等分析了涂层的微观结构；利用显微硬度计和电化学工作站分析了涂层的硬度和耐蚀性。结果表明：在不含Mo的高熵合金(HEA)涂层中存在大量的枝晶和胞状晶，添加Mo元素后主要为等轴晶。3种涂层的基体组织主要为体心立方(BCC)结构，Mo元素的添加使涂层中形成了一定量的第二相。CrMnFeCoNiMo_1.5涂层的第二相含量最多，硬度最大(约720 HV0.3),约为基材的4倍。Mo元素添加后，涂层的耐蚀性显著提升，CrMnFeCoNiMo₁涂层的耐蚀性能最好，腐蚀速率为0.141 mm/year,约为基材的1/20。     

基底偏压对电弧离子镀制备AlCrVN涂层微结构及力学性能的影响

目的 研究基底偏压对AlCrVN涂层微结构及力学性能的影响。方法 采用电弧离子镀技术,使用合金靶AlCrV,纯N₂作为引弧介质和氮源,在不同的基底偏压下制备AlCrVN涂层,对AlCrVN涂层的物相结构、微观形貌、硬度、摩擦因数及磨损率进行测试分析,作为对比制备了AlCrN涂层。结果 AlCrVN涂层为柱状晶结构,由面心立方CrN为基础的(CrV)N置换固溶体相和Cr₂N六方相2种晶相组成,随着基底偏压的增大,涂层衍射峰强度及位置变化不明显;涂层表面的大颗粒数量减少,凹坑增多;涂层硬度由50V时的22 GPa增大到150 V时的24.2 GPa,200 V时硬度值减小到22 GPa;摩擦因数由0.42增大到0.71;磨损率由6.4×10^-7 mm³/(N·m)逐渐增大到13.2×10^-7 mm³/(N·m)。结论 基底偏压对AlCrVN涂层性能影响较大,低偏压(50V)时,涂层的摩擦因数、磨损率最低,耐磨性能最好。含V元素的AlCrVN涂层的力学和摩擦学性...     

含Ag@Ni核壳结构粉体镍基复合涂层的多循环高温摩擦学性能（英文）

为了抑制Ag的扩散,采用化学镀方法制备Ag@Ni核壳结构粉体,并利用大气等离子喷涂技术制备NiCrAlY-Mo-Ag@Ni涂层,详细研究核壳结构设计对涂层在高温循环工况下的力学及摩擦学性能的影响。研究结果表明：Ag的核壳结构设计可以提高镍基涂层中Ag与NiCrAlY的界面结合强度,进而显著提高复合涂层的硬度。Ni覆层有效地抑制了Ag在高温摩擦过程中的扩散与耗散。800℃时NiCrAlY-Mo-Ag@Ni涂层的摩擦因数仅为0.25,磨损率仅为1×10^-5 mm³/(N·m),显著低于NiCrAlY-Mo-Ag涂层。同时,Ag的核壳结构设计使得涂层在高温多循环工况下始终保持良好的自润滑性和耐磨性。     

Al对AlxMo0.5NbTiVSi0.2高熵合金组织和性能影响

采用真空电弧熔炼工艺制备了不同Al含量的Al_xMo_0.5NbTiVSi_0.2(x=0.5,0.8,1.0,摩尔比)难熔高熵合金。研究了合金的相组成、微观组织、密度和力学性能。结果表明,Al_xMo_0.5NbTiVSi_0.2高熵合金的微观组织为典型的树枝晶结构,均由BCC固溶体相和M₅Si₃金属间化合物相组成。Al含量的增加并未使得合金的相组成发生改变。合金BCC基体相富集Al、Mo和V元素,M₅Si₃相富集Ti和Si元素,Nb元素在两相中分布较为均匀。随Al含量增加,合金的密度从6.18 g/cm³降至5.86 g/cm³,硬度提升了13.7%,压缩屈服强度增加约332 MPa,增幅达到37%,抗压强度从1 073 MPa提高到1 457 MPa,断裂应变从13.6%增加到14.4%。合金力学性能的提升主要是通过固溶强化、细晶强...     

Cu含量对激光选区熔化CoCrMoCu合金微观组织及表面摩擦磨损性能的影响

目的 阐明不同Cu含量对激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)制备的CoCrMoCu合金微观组织的影响及其在表面摩擦磨损和腐蚀性能使役行为方面的作用。方法 采用Co CrMo合金粉和纯Cu粉通过行星球磨机进行机械混合,制备了Cu质量分数为2%、4%、6%的CoCrMo/Cu混合粉末,并通过SLM技术制备相应的试样。对不同Cu含量的SLMCoCrMoCu的相组成、微观结构、硬度、摩擦磨损和腐蚀性能进行检测和分析。结果 Cu含量对SLMCoCrMoCu的相组成和微观组织没有明显影响,在不同Cu含量的试样中,试样的微观组织均主要为胞状等轴晶。在力学性能方面,随着Cu含量的升高,试样的硬度先提升后降低,在含2%Cu的情况下达到最大值(429.2HV0.2),在含6%Cu的情况下达到最小值(367.7HV0.2)。CoCrMoCu的摩擦因数和磨损率随着Cu含量的升高而降低,在4%时摩擦因数和磨损率达到最低(2.7×10^-5 mm³/(N·m)),摩擦磨损性能最好。随着Cu质量分数进一步增加到6%,由于硬度降低,磨损性能下...     

稀土Ce共溅射沉积(AlCrNbTiVCe)N涂层的高温摩擦学性能

研究了稀土Ce与AlCrNbTiV高熵合金磁控共溅射(AlCrNbTiVCe)N涂层500℃下的摩擦学性能。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)表征涂层的表面形貌、成分、物相和价态。通过纳米压痕仪、球盘式摩擦磨损试验机和白光干涉三维形貌仪测试涂层的力学性能和摩擦学性能。结果表明采用磁控溅射技术可以制备出性能良好的(AlCrNbTiVCe)N涂层,Ce的引入改善了涂层微观组织和结构,增强了涂层的硬度,提高了涂层的抗塑性变形能力和抗弹性变形能力,进而使涂层具有良好的摩擦磨损性能。在室温下(AlCrNbTiVCe)N涂层的摩擦因数和磨损率与未含Ce的(AlCrNbTiV)N涂层相比均显著降低,其磨损机制为轻微的磨粒磨损和粘着磨损;在500℃下(AlCrNbTiVCe)N涂层具有比室温下更低的摩擦因数,其磨损机制以氧化磨损为主,这是由于涂层表面存在CeO₂,起到了改善涂层摩擦性能的作用。在磁控溅射工艺中引入Ce元素,可以获得摩擦学性能优良的(AlCrNbTiVCe)N涂层。     

冷喷涂辅助原位合成CuNiCoFeCrAl2.3 高熵合金涂层组织与性能研究

目的 为了提升普通金属材料的表面耐腐蚀和耐磨性能,提出了一种在普通金属材料表面制备性能良好的CuNiCoFeCrAl2.3高熵合金涂层的技术工艺。方法 利用冷喷涂技术在45#钢基体上制备混合金属涂层,再经过感应重熔技术将混合金属涂层原位合成为CuNiCoFeCrAl2.3高熵合金涂层。通过采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、能谱仪（EDS）、显微硬度计、磨料磨损试验机等,对涂层的相组成、显微组织、硬度、耐磨性进行分析。结果 原位合成CuNiCoFeCrAl2.3高熵合金涂层组织致密,元素均匀分布,合金涂层由简单的BCC相构成,涂层的微观组织呈现出典型的枝晶结构。内枝晶区主要富含Co、Cr、Fe和Ni,枝晶间区则富含Cu和Al。CuNiCoFeCrAl2.3高熵合金涂层的显微硬度是45#钢基体的3倍,在干摩擦条件下,CuNiCoFeCrAl2.3高熵合金涂层在摩擦过程中以磨粒磨损为主,涂层在干滑动条件下的磨损率比45#钢基体的磨损率低59%,摩擦因数为0.38,约为45#钢基体的56%,CuNiCoFeCrAl2.3高熵合金涂层的磨损率为2.95×10?5 mm3/(N·m)。结论 使用冷喷涂辅助原位合成CuNiCoFeCrAl2.3高熵合金涂层具有很高的硬度和良好的耐磨性能。     

WC颗粒对激光熔覆高熵合金SiFeCoCrTi涂层的组织及性能的影响

采用激光熔覆技术,在Q235钢基体上制备了高熵合金SiFeCoCrTi涂层,并研究了WC颗粒对高熵合金涂层的组织及性能的影响。通过OM,XRD,SEM,硬度试验,磨损试验等手段探究了高熵合金涂层的微观形貌,相结构,硬度及磨损性能。结果表明,高熵合金SiFeCoCrTi涂层组织为胞状树枝晶,主要由bcc相和金属间化合物构成。添加WC后,涂层中形成了致密细小的枝状晶,而且形成了大量的金属间化合物,如TiCo_3、Co_(1.07)Fe_(18.93)。同时WC添加使得基材的稀释率降低,涂层的性能明显提高,其涂层平均硬度提升23%,涂层摩擦系数和磨损率都明显减小,耐磨性能显著提高。     

AISI1045钢表面激光熔覆FeCoCrNiAl0.5Ti0.5涂层的界面特性及摩擦性能

激光熔覆高熵合金涂层摩擦磨损行为的研究主要聚焦在涂层表面,鲜有对熔覆层/基体界面区域的摩擦学行为进行研究。为了提高AISI 1045钢的耐磨性,采用激光熔覆技术在AISI 1045钢基体表面制备宏观形貌良好、组织均匀的FeCoCrNiAl_0.5Ti_0.5高熵合金涂层。利用OM、XRD、SEM、EDS和摩擦磨损测试仪对激光熔覆FeCoCrNiAl_0.5Ti_0.5涂层的微观结构、物相组成、界面特性和摩擦磨损性能进行研究。通过对FeCoCrNiAl_0.5Ti_0.5涂层XRD图谱和元素分布分析发现,涂层主要由面心立方(Fe,Ni)相和体心立方相(BCC)形成的共晶组织及其中弥散分布着的Ni Al金属间化合物构成。硬度测试表明,从涂层顶部到基体,涂层、稀释区、热影响区和基体的平均显微硬度分别为518±20、561±63、473±81和217±12 HV0.2。涂层/基体界面区域生成了Cr₂₃C₆,在摩擦过程中会形成一层摩擦...     

激光熔覆CoCrFeNiSix高熵合金涂层的组织及性能

目的 研究Si含量对CoCrFeNi高熵合金激光熔覆涂层的组织及性能的影响.方法 利用激光熔覆技术在45#钢基材上制备CoCrFeNiSix(x=0.0,0.5,1.0,1.5,2.0)高熵合金涂层,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、摩擦磨损试样机,对单道和多道熔覆层的宏观形貌、微观组织、显微...     

W对FeCoCrNiWx高熵合金微观组织和摩擦性能的影响

采用非自耗真空电弧熔炼炉制备了不同W含量的FeCoCrNiW_x系高熵合金。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、MFT-EC4000往复型电化学腐蚀摩擦磨损试验仪、显微硬度计以及轮廓测量仪分别对合金的组织结构、形貌、成分分布、显微硬度、摩擦磨损性能进行了测试。结果发现,FeCoCrNiW_x高熵合金均具有简单的面心立方体结构(FCC);随着W含量增加,高熵合金由单一的FCC相转变为FCC相+μ相;当x=0.5时,FeCoCrNiW_0.5硬度(HV)为196.75,体积磨损量最低,合金具有较好的抗塑性变形能力和较好的耐磨性,强化机制为固溶强化和第二相(μ相)强化。     

4Cr13钢基表面SiC/Ta复合涂层的制备及摩擦磨损性能

针对马氏体不锈钢的表面耐磨性不能满足应用需求,且在钢基表面直接制备Si C涂层会产生与基体结合不良的问题,采用双辉等离子表面冶金技术在4Cr13马氏体不锈钢表面制备SiC/Ta复合涂层,对涂层的组织结构、表面硬度、结合强度和摩擦磨损性能进行研究。结果表明,所制备的SiC/Ta复合涂层厚5~6μm,由SiC、Ta、Ta_2C和TaC相构成。SiC/Ta/基体各层间以扩散连接,与基体结合良好。经双辉等离子表面冶金技术处理后,表面显微硬度由基材的279 HV_(0.2)提高到1 738 HV_(0.2)。4Cr13不锈钢的摩擦学性能也得到明显改善,摩擦因数比基材的平均摩擦因数降低了0.32,磨损率是基材磨损率的4%。