激光熔覆制備TixFeCoCrWSi高熵合金組織與性能研究.pdf

1、高熵合金因其超越傳統(tǒng)的獨(dú)特設(shè)計(jì)理念及優(yōu)異性能，備受人們的關(guān)注，高熵合金從提出至今，僅僅幾十年的時(shí)間，但已經(jīng)有了很大的突破，部分高熵合金已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用。目前主要采用傳統(tǒng)熔鑄方法制備塊體高熵合金，對(duì)于高熵合金涂層的研究較少。
　　為了獲得高性能的涂層，本文采用激光熔覆的方法在45＃鋼表面制備TixFeCoCrWSi系高熵合金及SiFeCoCrTi+WC、FeCoCrWSi+Y2O3高熵合金基復(fù)合涂層，并利用光學(xué)金相顯微鏡（OM）、X-射

2、線衍射儀（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、能譜分析儀（EDS）、顯微硬度計(jì)、摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)及電化學(xué)工作站分別研究了涂層試樣的微觀結(jié)構(gòu)、物相、組織成分、硬度、磨損性能及腐蝕性能。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，高熵合金TixFeCoCrWSi涂層主要由樹(shù)枝晶組成，適量的Ti（摩爾比x=0.5~1.5）能夠促進(jìn)晶粒的細(xì)化，同時(shí)Ti的添加有利于促進(jìn)BCC固溶相的形成，當(dāng)Ti含量（x=2）涂層中金屬間化合物大量減少。此外，EDS分析可知Cr和W主

3、要在枝晶富集，F(xiàn)e、Co和Ti在晶界偏聚，隨著Ti含量的增加，基體中Fe的稀釋率升高。高熵合金TixFeCoCrWSi涂層平均硬度在500~800HV之間,隨著Ti元素的增加，涂層的平均硬度下降，未添加Ti時(shí)涂層的硬度為779.5HV0.2，而當(dāng)Ti含量增加到x=2時(shí)，硬度降到529.8HV0.2。高熵合金涂層Ti0、Ti0.5、Ti1、Ti1.5、Ti2磨損率分別為0.7×E-5g/min、3.67×E-4g/min、2.23×E-4

4、g/min、10.8×E-4g/min、18.9×E-4g/min，隨著Ti含量的增大磨損率增大，耐磨性能降低;電化學(xué)實(shí)驗(yàn)表明：未添加Ti時(shí)，腐蝕電位為-526.914 mV，腐蝕電流為16.352uA,腐蝕電流較大，腐蝕電位較小(較負(fù))，耐腐蝕性能較差；而高熵合金Ti2FeCoCrWSi（x=2時(shí)）涂層腐蝕電位為-414.77 mV，腐蝕電流為2.067uA，涂層的腐蝕電位Ecoor最大（即最正），而腐蝕電流Icoor最小，說(shuō)明高熵合

5、金Ti2FeCoCrWSi的耐腐蝕性能最好。
　　高熵合金SiFeCoCrTi涂層組織為胞狀枝狀晶，主要由BCC相和金屬間化合物構(gòu)成，添加WC后，涂層中形成了致密細(xì)小的枝狀晶，而且形成了大量的金屬間化合物，如TiCo3、Co1.07Fe18.93。同時(shí)WC添加使得基材的稀釋率降低，涂層的性能明顯增強(qiáng)，其涂層平均硬度提升23％，涂層摩擦系數(shù)減小，磨損率減小，耐磨性能提高。
　　高熵合金FeCoCrWSi涂層只形成了單一的BCC