Invited speechCrCoNi中熵合金表面激光熔覆CrCoNi基复合涂层及组织性能研究
编号:208
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更新:2024-04-26 09:36:19
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摘要
本研究尝试在CrCoNi中熵合金表面激光熔覆了系列CrCoNi基复合涂层,并对涂层组织及性能进行了深入研究。首先采用激光熔覆技术在CrCoNi表面成功制备了三种中熵合金涂层,分别为CrCoNi、CrCoNi-Ti和CrCoNi-Al涂层。研究结果表明,CrCoNi涂层主要由具有典型外延生长特征的柱状晶(FCC结构)组成;CrCoNi-Ti涂层的组织具有等轴晶形貌(FCC结构),晶内出现了高密度的亚结构;CrCoNi-Al涂层主要由具有等轴晶和柱状晶交替分布的层状结构组成,主要为BCC相(也存在少量FCC相)。硬度测试显示,CrCoNi、CrCoNi-Ti和CrCoNi-Al涂层的硬度相较于基体硬度(254.9 ± 5.7 HV)分别提升了7.3%、77.4%、209.6%。摩擦磨损实验表明,相较于基体(3.1×10-4 mm3 N-1 m-1),CrCoNi涂层的磨损率未有降低,但CrCoNi-Ti和CrCoNi-Al涂层的磨损率则分别降低了14.1%和39.7%。对磨损表面的分析显示,基体与涂层的磨损机理均为粘着磨损、磨粒磨损和氧化磨损。CrCoNi-Ti和CrCoNi-Al涂层的硬度与耐磨性的提升,可归因于添加Ti和Al后产生的固溶强化、第二相强化、晶界强化和非均匀变形诱导强化的共同作用。此外,采用激光熔覆技术在CrCoNi表面成功制备了两种中熵合金基陶瓷复合涂层,分别为CrCoNi-TiC和CrCoNi-TiB2涂层,研究发现,基体、CrCoNi-TiC涂层和CrCoNi-TiB2涂层均为FCC单相结构。两种涂层中晶粒多为柱状晶,平均晶粒尺寸较基体未有明显细化。但两种涂层的KAM值较基体均显著增大。硬度结果显示,CrCoNi-TiC涂层硬度约为426.5 HV;CrCoNi-TiB2涂层硬度约为543.8 HV。两种涂层硬度较基体(254.9 ± 5.7 HV)分别提升约67.3%、113.3%。摩擦磨损实验结果表明,两种涂层磨损率较基体(8.6×10-4 mm3 N-1 m-1)分别降低约54.7%和76.7%。CrCoNi-TiC涂层表面粘着磨损现象显著,CrCoNi-TiB2涂层表面磨粒磨损显著,但两者耐磨性较基体均得到提升。另外,两种涂层中出现了大量第二相颗粒,其中,CrCoNi-TiC涂层具有黑色等轴状的TiC颗粒,其亚结构间还存在Cr23C6颗粒(位于亚晶间);CrCoNi-TiB2涂层具有黑色等轴状TiB2颗粒(具有聚集趋势),其亚结构间还存在Cr2O3颗粒(位于亚晶间),这些第二相将产生第二相强化,同时还有固溶强化、晶界强化协同作用,共同促进两种涂层的硬度和耐磨损性能提升。
关键词
CrCoNi,中熵合金,激光熔覆,复合涂层,耐磨性
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