WC和Al2O3对氩弧熔覆FeAlCoCrCuTi0.4高熵合金涂层组织和耐冲蚀性能影响
W对Co基合金熔覆层组织和耐锌蚀性能的影响
W对Co基合金熔覆层组织和耐锌蚀性能的影响张松;何斯文;关锰;崔文东;谭俊哲【期刊名称】《沈阳工业大学学报》【年(卷),期】2017(039)005【摘要】为了提高热镀锌生产线关键部件的使用寿命并节约热镀锌成本,采用半导体激光器在316L不锈钢表面制备了具有不同成分的两种钴基合金熔覆层.分别对激光熔覆层的组织形貌、成分、相结构、显微硬度及耐锌蚀性能进行了研究.结果表明,W元素的加入使得熔覆层晶粒发生细化,熔覆层组织主要由γ-Co固溶体、Co3 Mo2 Si相和少量Cr7 C3相组成,同时还生成了少量弥散分布的Co6 W6 C相.添加W元素后熔覆层的平均硬度可达986 HV,相比未添加W元素的Co基合金熔覆层约增加了114 HV,且约为316L不锈钢的4.5倍.与原Co基合金熔覆层相比,添加了W元素的Co基合金熔覆层中弥散分布的Co6 W6 C相使熔覆层耐锌蚀性能大幅度提高.【总页数】5页(P491-495)【作者】张松;何斯文;关锰;崔文东;谭俊哲【作者单位】沈阳工业大学材料科学与工程学院,沈阳 110870;沈阳工业大学材料科学与工程学院,沈阳 110870;沈阳鼓风机集团核电泵业有限公司, 沈阳 110869;沈阳鼓风机集团核电泵业有限公司, 沈阳 110869;沈阳鼓风机集团核电泵业有限公司, 沈阳 110869【正文语种】中文【中图分类】TG178【相关文献】1.碳对铁硼基合金耐熔锌腐蚀性能和力学性能的影响 [J], 庞小平;武建军;杜安;张运2.TiN对Co基合金激光熔覆层组织与性能的影响 [J], 李志远;赵伟毅;聂登攀;何灏;耿家锐;薛涛3.时效处理对VN合金/Co基熔覆层组织和性能影响 [J], 权秀敏;丁林;刘荣富;韩世萍;黄红兵4.合金元素对Fe-2.5B组织和耐锌蚀性能的影响 [J], 窦红霞;范永哲;马瑞娜;杜安5.Ni基合金粉中添加纳米CeO2粉体对激光熔覆层组织及高温腐蚀性能的影响 [J], 钱书琨;蒋冬青;汪新衡;朱航生因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
高熵合金耐腐蚀性能研究进展
第50卷第2期2021年4月有色金属加工NONFERROUS METALS PROCESSINGVol.50No.2April2021DOI：10.3969/j.issn.1671-6795.2021.02.001高爛合金耐腐蚀性能研究进展黄海罗，胡云杰，李歆,赵娜娜，王佳乐，崔恩星，高渊(东北大学秦皇岛分校资源与材料学院，河北秦皇岛066004)摘要：文章介绍了高爛合金块体材料和高爛合金涂层在常温环境中、高温条件下和一些特殊介质中的腐蚀行为，论述了合金元素、热处理、环境因素及制备工艺对高炳合金耐蚀性的影响，并简要分析了高爛合金耐蚀性研究面临的问题。
关键词:高爛合金;耐蚀性;合金元素；热处理;相图中图分类号:TG146文献标识码:A文章编号：1671-6795(2021)02-0001-08Yeh等人［1］提出高爛合金的设计理念以来，高爛合金就引起了众多学者的广泛关注。
高爛合金含有五种或五种以上的元素，每种元素的含量在5%~35%之间。
高爛合金作为一种多主元新型合金，打破了传统合金单一主元的设计观念，为合金设计领域开创了新思路。
传统合金理论认为，主元数越多越容易形成金属间化合物等复杂相，导致合金性能严重下降。
高爛合金虽然由多主元构成,但它却能形成单一固溶体结构。
因此，高爛合金呈现出诸多不同于传统合金的独特性能。
尤其在力学行为方面显示出高强、高硬、耐磨、抗高温等优异的性能［2'3］o目前,高爛合金已经成为新的研究热点。
已开发研究的合金体系大体可以分为两类:一类是以A1及第IV周期元素Fe、Co、Ni、Cr、Cu、Mn、Ti为主的合金系，如FeCoNiCrMn.AlCoCrFeNi等；另一类是以难熔金属元素Mo、Ti、V、Nb、Hf、Ta、W等为主的难熔高爛合金系，女口TaNbHfZrTi、NbMoTaW等。
这两类合金的力学性能和强韧化方面的研究已经取得了很多高质量成果⑷。
相比之下,对高爛合金耐腐蚀性能的研究还是远远不够的。
激光熔覆涂层对高锰钢耐磨性能的影响
材料研究与应用 2024，18（1）：157‐165Materials Research and ApplicationEmail ：clyjyyy@http ：//mra.ijournals.cn 激光熔覆涂层对高锰钢耐磨性能的影响韩纪鹏1,2,赵德刚1*,刘国祥2,张文彬2,陈小伟2（1.济南大学材料科学与工程学院，山东 济南 250022； 2.浙江武精机器制造有限公司，浙江 金华 321200）摘要： 使用FeCrVSi 和Ni+WC 涂层粉末，在高锰钢材料表面成功制备了激光熔覆涂层，并对涂层组织形貌、显微硬度和耐磨性进行了研究。
结果表明，两种涂层均可提升高锰钢基体的耐磨性和显微硬度，Fe‐CrVSi 涂层对基材性能的提升更佳，添加FeCrVSi 和Ni+WC 涂层的材料表面磨损量分别降低9.5%和6.3%，硬度分别为470—550 HV 和500—630 HV ，高于基体的250 HV ，这主要源于合金元素的固溶强化作用和激光熔覆过程的激冷效果。
在高应力载荷冲击过程中，涂层为高锰钢提供了第一层防护，以高硬度质点抵抗磨料破坏；同时，表层基材发生塑性变形和强化，产生形变诱导马氏体和栾晶硬化，提供了很高的硬化效应，在协同强化的作用下为高锰钢提供了更高的强度和硬度，提升了其耐磨性能。
关键词： 激光熔覆；高锰钢；涂层；耐磨性；碳化物；硬化效应；协同作用；激冷效果中图分类号：TG156；TB114 文献标志码： A 文章编号：1673-9981（2024）01-0157-09引文格式：韩纪鹏，赵德刚，刘国祥，等.激光熔覆涂层对高锰钢耐磨性能的影响［J ］.材料研究与应用，2024，18（1）：157-165.HAN Jipeng ，ZHAO Degang ，LIU Guoxiang ，et al.Influence of Laser Cladding Coating on Wear Resistance Property of High Mn Steel ［J ］.Materials Research and Application ，2024，18（1）：157-165.0 引言高锰钢具有优异的耐磨性能及较低的成本，广泛应用于矿山、机械、冶金、铁路、电力等行业中，如破碎机的衬板、动锥、定锥、锤头等。
La_(2)O_(3)对激光热喷涂TiC增强Al基涂层组织与性能的影响
210984080_激光熔覆CoCrFeNiWx_高熵合金涂层的组织及性能
第52卷第3期表面技术2023年3月SURFACE TECHNOLOGY·429·激光熔覆CoCrFeNiW x高熵合金涂层的组织及性能马世忠1，孙荣禄1,2，牛伟1,2，谷米1，左润燕1，张连旺1（1.天津工业大学 机械工程学院，天津 300387；2.天津市现代机电装备技术重点实验室，天津 300387）摘要：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0.311。
随着W元素含量的增加，涂层磨损机制由黏着磨损和磨粒磨损转变为磨粒磨损。
结论W 元素的加入促进了μ相的生成，大幅提高涂层硬度，改善涂层的耐磨性能，强化机制为固溶强化、细晶强化和第二相强化。
关键词：激光熔覆；高熵合金；W；CoCrFeNi；微观组织；显微硬度；摩擦磨损性能中图分类号：V261.8 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)03-0429-09DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.03.041Microstructure and Properties of CoCrFeNiW x HighEntropy Alloy Coated by Laser CladdingMA Shi-zhong1, SUN Rong-lu1,2, NIU Wei1,2, GU Mi1, ZUO Run-yan1, ZHANG Lian-wang1(1. School of Mechanical Engineering, Tiangong University, Tianjin 300387, China;2. Tianjin Key Laboratory of Advanced Mechatronics Equipment Technology, Tianjin 300387, China)ABSTRACT: CoCrFeNiW x (x=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8) high entropy alloy coating was prepared on the surface of 45# steel by laser cladding. The effect of W content on the microstructure and properties of the high entropy alloy coating was studied.收稿日期：2021–12–17；修订日期：2022–05–19Received：2021-12-17；Revised：2022-05-19作者简介：马世忠（1996—），男，硕士研究生，主要研究方向为金属材料表面强化和增材制造技术。
Mo元素对Al0.3CrFeCoNiMox高熵合金组织结构、力学性能和腐蚀行为的影响
第 1 期第 118-127 页材料工程Vol.52Jan. 2024Journal of Materials EngineeringNo.1pp.118-127第 52 卷2024 年 1 月Mo 元素对Al 0.3CrFeCoNiMo x高熵合金组织结构、力学性能和腐蚀行为的影响Effects of Mo element on microstructure ，mechanical properties and corrosion behavior of Al 0.3CrFeCoNiMo x high -entropy alloys范世超，廖振龙，李柔珊，逄淑杰*（北京航空航天大学 材料科学与工程学院，北京100191）FAN Shichao ，LIAO Zhenlong ，LI Roushan ，PANG Shujie *（School of Materials Science and Engineering ，BeihangUniversity ，Beijing 100191，China ）摘要：为提高Al -Cr -Fe -Co -Ni 系高熵合金的力学性能和耐腐蚀性能，研究Mo 元素对 Al 0.3CrFeCoNiMo x （x = 0.2，0.4，0.6，0.8，摩尔比，下同）高熵合金的组织结构、力学性能及腐蚀行为的影响。
结果表明：随着Mo 元素含量的提高，合金由FCC 相（x =0.2）转变为FCC+σ双相结构（x =0.4~0.8）。
当Mo 元素含量由x =0.2增加到x =0.8时，合金的压缩屈服强度和硬度分别由304 MPa 和214HV 提高到1192 MPa 和513HV ，塑性应变由>50%降低到5.2%，这主要是由于固溶强化作用和σ相含量增加。
该合金系中，Al 0.3CrFeCoNiMo 0.4和Al 0.3CrFeCoNiMo 0.6合金具有较高的屈服强度（571~776 MPa ）和较好的塑性（塑性应变10.3%~23.8%）。
AlCoCrFeNiV高熵合金涂层制备及力学性能
第４３卷第６期２０２１年１１月沈 阳 工 业 大 学 学 报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｅｎｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ ４３Ｎｏ ６Ｎｏｖ ２０２１收稿日期：２０２０－０３－１６．基金项目：辽宁省自然科学基金项目（２０１９－ＭＳ－２４７）；辽宁省兴辽英才项目（ＸＬＹＣ１８０７１７８）．作者简介：张楠楠（１９８０－），男，辽宁鞍山人，副教授，博士，主要从事材料表面强化技术等方面的研究．本文已于２０２１－１１－０８０９∶５６在中国知网优先数字出版．网络出版地址：ｈｔｔｐ：∥ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／２１．１１８９．Ｔ．２０２１１１０５．１１２７．０１８．ｈｔｍｌｄｏｉ：１０．７６８８／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１６４６．２０２１．０６．０８ＡｌＣｏＣｒＦｅＮｉＶ高熵合金涂层制备及力学性能张楠楠，郝德喜，马永亮，金冰倩，李德元（沈阳工业大学材料科学与工程学院，沈阳１１０８７０）摘 要：为了加强机械零部件的表面耐磨防护，采用等离子喷涂后激光重熔方法在Ｑ２３５钢基体上制备了不同Ｖ含量的ＡｌＣｏＣｒＦｅＮｉＶＸ高熵合金涂层，测试了涂层的硬度和耐磨性．结果表明：合金涂层呈现出典型的枝晶和枝晶间组织，且在枝晶间组织附近出现了条状ＣｒＶ相；Ｖ含量较低时，合金涂层为ＦＣＣ＋ＢＣＣ双相结构；随着Ｖ含量的增加，合金涂层转变为单相ＢＣＣ结构；在Ｖ含量升高的同时，合金涂层的硬度和耐磨性都随之提高；当Ｖ摩尔值为１ ０时，涂层平均硬度达到了６２７ ４３ＨＶ，此时涂层磨损失重最小，磨损机制表现为磨料磨损以及轻微氧化磨损．关 键 词：等离子喷涂；激光重熔；高熵合金；ＣｒＶ相；金属间化合物；晶格畸变；磨料磨损；氧化磨损中图分类号：ＴＧ４０６ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００－１６４６（２０２１）０６－０６４１－０５ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＡｌＣｏＣｒＦｅＮｉＶｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙｃｏａｔｉｎｇｓＺＨＡＮＧＮａｎ ｎａｎ，ＨＡＯＤｅ ｘｉ，ＭＡＹｏｎｇ ｌｉａｎｇ，ＪＩＮＢｉｎｇ ｑｉａｎ，ＬＩＤｅ ｙｕａｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈｅｎｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０８７０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐａｒｔｓ，ＡｌＣｏＣｒＦｅＮｉＶＸｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙｃｏａｔｉｎｇｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｖａｎａｄｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｏｎＱ２３５ｓｔｅｅｌｓｕｂｔｒａｔｅｂｙａｌａｓｅｒｒｅｍｅｌｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｆｔｅｒｐｌａｓｍａｓｐｒａｙｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｃｏａｔｉｎｇｓｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｌｌｏｙｃｏａｔｉｎｇｓｐｒｅｓｅｎｔｔｙｐｉｃａｌｄｅｎｄｒｉｔｉｃａｎｄｉｎｔｅｒｄｅｎｄｒｉｔｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ａｎｄｓｔｒｉｐ ｓｈａｐｅｄＣｒＶｐｈａｓｅｓａｐｐｅａｒｎｅａｒｔｈｅｉｎｔｅｒｄｅｎｄｒｉｔｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｗｈｅｎｔｈｅｖａｎａｄｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔｉｓｌｏｗ，ｔｈｅａｌｌｏｙｃｏａｔｉｎｇｐｒｅｓｅｎｔｓａｄｕａｌ ｐｈａｓｅＦＣＣ＋ＢＣＣｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ａｓｔｈｅｖａｎａｄｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ｔｈｅａｌｌｏｙｃｏａｔｉｎｇｓｃｈａｎｇｅｔｏａｓｉｎｇｌｅ ｐｈａｓｅＢＣＣｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆａｌｌｏｙｃｏａｔｉｎｇｓｇｅｔｉｍｐｒｏｖｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｖａｎａｄｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔ．Ｗｈｅｎｔｈｅｍｏｌｅｖａｌｕｅｏｆｖａｎａｄｉｕｍｒｅａｃｈｅｓ１ ０，ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｈａｒｄｎｅｓｓｏｆｃｏａｔｉｎｇｉｓ６２７ ４３ＨＶ．Ａｔｔｈｉｓｓｔａｔｅ，ｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｗｅａｒｌｏｓｓｉｓｔｈｅｓｍａｌｌｅｓｔ，ａｎｄｔｈｅｗｅａｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｄｅｍｏｎｔｒａｔｅｓａｂｒａｓｉｖｅｗｅａｒａｎｄｓｌｉｇｈｔｏｘｉｄａｔｉｏｎｗｅａｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｌａｓｍａｓｐｒａｙｉｎｇ；ｌａｓｅｒｒｅｍｅｌｔｉｎｇ；ｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙ；ＣｒＶｐｈａｓｅ；ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃ；ｌａｔｔｉｃｅｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ；ａｂｒａｓｉｖｅｗｅａｒ；ｏｘｉｄａｔｉｏｎｗｅａｒ 近年来，多种元素以等原子比或近等原子比组合而成的新型合金系统，即高熵合金（ＨＥＡｓ）越来越引起人们的关注［１］．高熵合金由五种及五种以上主要元素组成，每种元素原子分数为５％～３５％［２］．由于元素种类较多，高熵合金拥有传统合金所不具备的特性，即高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应和鸡尾酒效应．与传统合金相比，由于具有热力学上的高熵效应，高熵合金中不会形成复杂的金属间化合物［３］，合金相结构主要为单相ＢＣＣ、ＦＣＣ或ＢＣＣ＋ＦＣＣ混合结构，使得高熵合金具有许多优异性能，如高硬度［４］、高强度［５］、较好的耐磨性［６］、良好的耐腐蚀性［７］和较好的高温性能［８］．ＡｌＣｏＣｒＣｕ０ ５Ｎｉ、ＡｌｘＣｏＣｒＣｕＦｅＮｉ高熵合金，可用作高速切削刀具、耐火骨架以及涡轮叶片［９］．在众多成分体系中，有关ＡｌＣｏＣｒＦｅＮｉＶ高熵合金的研究逐渐开展起来．相关研究［１０］表明，Ｖ元素可以细化晶粒组织，促使ＡｌＣｏＣｒＦｅＮｉＶ高熵中出现δ相，并且可以提高合金耐腐蚀性能，这对于合金性能的提高具有非常积极的作用．但在涂层制备加工领域，有关Ｖ元素对ＡｌＣｏＣｒＦｅＮｉＶ高熵合金成分组织和性能影响的研究较少，相应变化规律尚不明确．因此，本文在ＡｌＣｏＣｒＦｅＮｉ高熵合金中添加Ｖ元素，研究其对合金组织和力学性能的影响，以期将高熵合金应用于涂层制备领域，进而提高机械零部件的表面防护效果，并为后续研究提供一定的理论基础．１ 试验方法１ １ 试样制备方法基体选用尺寸为１００ｍｍ×１００ｍｍ×１０ｍｍ的Ｑ２３５钢板，喷涂前对钢板表面进行喷砂处理，以去除油污并增大表面粗糙度．利用纯度为９９ ６％的球形纯金属粉末（购自长沙天久金属材料有限公司）制备喷涂用合金粉末．按照一定摩尔比配制好后，利用ＫＱＭ Ｘ型行星式球磨机进行球磨处理，转数约为２００ｒ／ｍｉｎ、球磨时间为１０ｈ．喷涂前采用烘干箱烘干合金粉末．利用Ｐｒａｘａｉｒ３７１０型等离子喷涂设备喷涂合金粉末，喷涂电流为６００Ａ，喷涂电压约为４２Ｖ，氩气流量为４８Ｌ／ｍｉｎ，送粉盘转速为０ ６５ｒ／ｍｉｎ，喷涂厚度约为１ ５ｍｍ．后续进行激光重熔处理，激光功率为１６００Ｗ，扫描速度为１０ｍｍ／ｓ．１ ２ 试样组织及性能分析方法采用线切割方法获得尺寸为１０ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍ的试样后进行抛光，待试样无明显划痕后使用王水腐蚀１０ｓ，利用带有能谱仪（牛津Ｘ８０，英国）的扫描电子显微镜（Ｑ４５Ｗ７，美国）进行组织成分分析．同时对试样进行Ｘ射线（岛津７０００，日本）检测，衍射角度为２０°～９０°，扫描速度为８（°）／ｍｉｎ．采用ＨＶＳ ５型维氏硬度计（莱州得川实验仪器有限公司，中国）对涂层进行硬度检测，测试面选取试样截面，载荷为１ｋｇ，加载时间为１０ｓ．利用多功能试验机（ＭＦＴ ４０００，中国）对各试样进行往复摩擦磨损试验，摩擦球头选择直径为３ｍｍ的氮化硅小球，载荷为１０Ｎ，加载时间为３０ｍｉｎ，得到试样的摩擦系数曲线．随后采用扫描电子显微镜（日立Ｓ３４００，日本）对磨损表面进行形貌分析．２ 结果与讨论２ １ 合金涂层的相组成图１为激光重熔ＡｌＣｏＣｒＦｅＮｉＶＸ（Ｘ为摩尔值，Ｘ＝０、０ ２、０ ４、０ ６、０ ８、１ ０）高熵合金涂层的ＸＲＤ图谱．由图１可见，当Ｖ元素添加较少时，合金涂层主要由｛Ｆｅ，Ｎｉ｝固溶体构成，该固溶体为ＦＣＣ结构，合金涂层中还有少量Ａｌ１３Ｃｏ４金属间化合物．随着Ｖ含量的添加，合金涂层转变为ＢＣＣ结构，但仍由｛Ｆｅ，Ｎｉ｝固溶体组成，特别是当Ｖ摩尔值为０ ８和１ ０时，合金涂层中Ａｌ１３Ｃｏ４的衍射峰逐渐增多．图１ 高熵合金涂层ＸＲＤ图谱Ｆｉｇ １ ＸＲＤｓｐｅｃｔｒａｏｆｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙｃｏａｔｉｎｇｓ２ ２ 合金涂层的组织图２为重熔后高熵合金涂层的组织形貌．由图２可见，合金涂层组织呈现典型的枝晶（ＤＲ）和枝晶间（ＩＤ）组织，并且可以看到合金涂层组织存在由柱状晶向树枝晶，再到等轴晶的转变趋势．未添加Ｖ元素时，合金涂层组织为柱状晶组织，且晶粒较大．当Ｖ摩尔值为０ ２和０ ４时，合金涂层具有明显的树枝晶组织，且组织得到明显细化．当Ｖ摩尔值增加到０ ８和１ ０时，合金涂层组织转变为明显的等轴晶组织，且当Ｖ摩尔值为１ ０时，组织更为细小．此外，当Ｖ摩尔值为０ ８时，合金涂层枝晶间出现了一些白色条状组织，而当Ｖ摩尔值为１ ０时，合金涂层中出现的白色条状组织数量更多、形貌更细小，且大多分布在晶界附近．２４６沈 阳 工 业 大 学 学 报 第４３卷图２ 高熵合金涂层显微组织Ｆｉｇ ２ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙｃｏａｔｉｎｇｓ当Ｖ摩尔值为０ ６和１ ０时，合金涂层的枝晶间组织经放大后的形貌如图３所示，当Ｖ摩尔值为１ ０时，合金涂层的能谱面扫描结果如图４所示．由图３可见，当Ｖ摩尔值为０ ６时，合金涂层组织中出现了聚集在一起的较多白色块状ＣｒＶ相，并且还出现了一些随机分布在组织中的针状ＣｒＶ相．这种ＣｒＶ相本质上属于一种硬脆相，能够提升组织强度的同时也会使得合金涂层损失一部分塑性［１１］．此外，在合金涂层组织中还出现了较大的黑色块状富Ａｌ相．当Ｖ摩尔值增加到１ ０时，除了在晶界上析出了条状ＣｒＶ相外，同样在枝晶间组织附近出现了针状ＣｒＶ相．理论上这种针状ＣｒＶ相在合金涂层变形时能够阻碍位错运动，进而提高合金涂层强度．但由于此时合金涂层晶界上析出了条状富Ｃｒ相，割裂了基体，因而实际上并不利于合金涂层性能的提高．结合图２可知，当Ｖ摩尔值超过０ ６时，合金涂层组织转变为细小的等轴晶，这有利于提高合金涂层的性能，但随着Ｖ含量的持续增加，当晶界上析出的ＣｒＶ相较多时，又会割裂基体，使得材料脆性较大．２ ３ 合金涂层显微硬度测试图５为合金涂层维氏硬度曲线．由图５可见，随着距离涂层顶部距离的增加，合金硬度值稍有下降，这是由激光重熔特点导致的．距离涂层顶部越近，温度梯度越小，冷却速度越快，晶粒不容易图３ 高熵合金涂层枝晶间组织Ｆｉｇ ３ Ｉｎｔｅｒｄｅｎｄｒｉｔｉｃｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙｃｏａｔｉｎｇｓ图４ 高熵合金涂层能谱面扫描结果Ｆｉｇ ４ ＳｕｒｆａｃｅｓｃａｎｎｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｂｙＥＤＳｏｆｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙｃｏａｔｉｎｇｓ长大，从而使得晶粒较为细小，因而合金涂层硬度较高．随着Ｖ含量的增加，合金硬度逐渐提高．当不添加Ｖ元素时，合金平均硬度为５１９ ７ＨＶ，当Ｖ摩尔值为０ ２时，合金涂层平均硬度为５４５ １５ＨＶ，当Ｖ摩尔值增加到１ ０时，合金涂层硬度达到了６２７ ４３ＨＶ，与未添加Ｖ元素时相比，平均硬度提高了约１０８ＨＶ．３４６第６期 张楠楠，等：ＡｌＣｏＣｒＦｅＮｉＶ高熵合金涂层制备及力学性能图５ 高熵合金涂层维氏硬度曲线Ｆｉｇ ５ Ｖｉｃｋｅｒｓｈａｒｄｎｅｓｓｃｕｒｖｅｓｏｆｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙｃｏａｔｉｎｇｓ对于合金涂层组织而言，硬度的提高首先是由添加Ｖ元素所引起的晶格畸变导致的．该高熵合金为六元高熵合金，所含元素众多，Ａｌ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｖ的原子半径分别为０ １４３、０ １２５、０ １２８、０ １２６、０ １２４、０ １３４ｎｍ，Ｖ元素原子半径仅次于Ａｌ元素．随着Ｖ元素的添加，合金的晶格畸变越来越严重，而晶格畸变属于第三类内应力，其作用范围约为几十到几百纳米．相关研究［１２－１３］表明，合金的硬度随着残余应力的减小而降低，这是由晶体中的缺陷，包括空位、间隙原子或位错产生的．这些缺陷在合金受到载荷时可以阻碍变形产生的位错继续运动，从而提高合金强度．另一方面，合金相结构的改变也会改变合金性能，由ＸＲＤ分析结果可知，随着Ｖ元素的增加，合金晶体结构由ＦＣＣ结构转变为ＢＣＣ结构．虽然ＢＣＣ结构滑移系较多，但ＢＣＣ结构位错宽度较小，使得位错运动需要克服点阵阻力，即派纳力较大，从而使得ＢＣＣ结构表现出硬脆特性．以上两方面的原因使得合金涂层强度提高．除此之外，枝晶间组织中针状硬脆组织ＣｒＶ相的存在也在一定程度上提高了合金涂层的强度．２ ４ 合金涂层摩擦磨损性能图６为合金涂层的摩擦磨损系数曲线．由图６可见，随着Ｖ含量的增加，合金涂层的摩擦系数逐渐下降，各成分合金涂层的平均摩擦系数分别为０ ５４２、０ ５１９、０ ４１５、０ ４０８、０ ３６４、０ ３３２．当Ｖ含量较少，特别是不添加Ｖ元素时，摩擦系数波动较大．随着Ｖ含量的增加，合金涂层的摩擦系数越来越稳定，说明此时合金涂层性能差异较小，综合性能较好．表１为不同Ｖ含量的高熵合金涂层经摩擦磨损试验后的磨损失重统计结果．由表１可见，未添加Ｖ元素时，合金涂层磨损失重为０ ０２５８ｇ．随着Ｖ元素的逐渐增多，合金涂层磨损失重逐渐减少，当Ｖ摩尔值为１ ０时，合金涂层磨损失重仅为０ ０１０９ｇ，说明合金涂层的耐磨损性能较好．图６ 高熵合金涂层摩擦系数曲线Ｆｉｇ ６ Ｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｃｕｒｖｅｓｏｆｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙｃｏａｔｉｎｇｓ表１ 高熵合金涂层磨损失重Ｔａｂ １ ＷｅａｒｌｏｓｓｏｆｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙｃｏａｔｉｎｇｓｇＸ＝０Ｘ＝０ ２Ｘ＝０ ４Ｘ＝０ ６Ｘ＝０ ８Ｘ＝１ ００ ０２５８０ ０１９５０ ０１６９０ ０１４２０ ０１２３０ ０１０９ 图７为合金涂层磨损后的表面形貌．表２为相对应的表面元素含量（原子分数）．由图７可见，随着Ｖ元素的增加，合金的磨损表面越来越光滑，表面的剥落碎屑逐渐变少，犁沟也逐渐变浅．未添加Ｖ元素时，合金磨损表面存在大块剥落现象．结合表２可知，剥落组织中含有较高的Ｏ元素，说明合金涂层发生了轻微氧化磨损，且磨损表面犁沟较深、较密集．当Ｖ摩尔值为０ ２时，合金涂层磨损表面形貌与未添加Ｖ元素时相似，表面仍有大块碎屑．当Ｖ摩尔值为０ ４时，合金涂层磨损后表面形貌发生了较大改变，剥落现象明显减少．随着Ｖ含量的进一步添加，磨损表面的剥落情况逐渐消失，仅仅出现少量颗粒状磨屑．特别是当Ｖ摩尔值为１ ０时，合金涂层磨损表面犁沟明显变浅且磨屑也较少．结合表２可知，Ｖ含量较少的合金涂层表面生成了诸如Ｆｅ２Ｏ３的氧化物．这种氧化物附着在磨损表面形成氧化膜，可以隔开氮化钨小球和试样的接触，从而起到保护作用．但由于此时合金硬度较低，几乎不能给氧化膜有效的支撑，因而此时氧化膜在磨损过程中发生破裂，破碎的颗粒又成为新的磨损源加剧磨损，因此，在磨损表面形成了较深的犁沟．由图７ｂ可见，Ｖ摩尔值为０ ２的合金涂层并未出现未添加Ｖ元素的合金涂层中显现出的相互之间隔开的大块剥落现象．虽然Ｖ摩尔值为０ ２的合金涂层磨损表面也不平整，但大部分仍然保持一个整体．随着Ｖ元素的增加，合４４６沈 阳 工 业 大 学 学 报 第４３卷图７ 高熵合金涂层表面磨损形貌Ｆｉｇ ７ Ｓｕｒｆａｃｅｗｅａｒｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓｏｆｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙｓ表２ 高熵合金磨损表面元素含量Ｔａｂ ２ Ｅｌｅｍｅｎｔａｌｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｗｅａｒｓｕｒｆａｃｅｏｆｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙｃｏａｔｉｎｇｓ％区域ＡｌＣｏＣｒＦｅＮｉＶＯＡ８ ４２１ ５１７ ８２６ ２１４ ２－１１ ９Ｂ５ ３２０ ７１３ ４１６ ６２５ ２３ ２１５ ６Ｃ９ ７２４ ９１４ ７１６ ７２３ １６ ８４ １金的硬度原来越高，且合金组织中出现了许多细小、弥散分布的针状ＣｒＶ相．上述两个因素的共同作用提高了合金的耐磨损性能，使得合金磨损表面越来越平整，犁沟越来越浅，磨损机制表现为磨料磨损．３ 结 论通过以上试验分析可以得到如下结论：１）Ｖ元素的添加能够促进合金结构向单相ＢＣＣ结构转变，合金组织由柱状晶先向树枝晶转变，最后转变为等轴晶．添加Ｖ元素后合金组织中出现了针状ＣｒＶ相，且随着Ｖ含量的增加合金组织变得细小而均匀．２）Ｖ元素的添加使得合金体系产生的晶格畸变以及组织中出现的针状ＣｒＶ相均有助于提高合金涂层的力学性能．当Ｖ摩尔值为１ ０时，合金硬度最高，此时合金涂层耐磨性最好，同时磨损表面较为光滑平整，磨损失重也最小，约为０ ０１０９ｇ．参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］ＹｅｈＪＷ，ＣｈｅｎＳＫ，ＬｉｎＳＪ，ｅｔａｌ．Ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｈｉｇｈ ｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙｓｗｉｔｈｍｕｌｔｉｐｌｅｐｒｉｎｃｉｐａｌｅｌｅｍｅｎｔｓ：ｎｏｖｅｌａｌｌｏｙｄｅｓｉｇｎｃｏｎｃｅｐｔｓａｎｄｏｕｔｃｏｍｅｓ［Ｊ］．ＡｄｖａｎｃｅｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓ，２００４，６（５）：２９９－３０３．［２］ＬｉｕＹ，ＭａＳＧ，ＧａｏＭＣ，ｅｔａｌ．ＴｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＡｌＣｒＣｕＦｅＮｉ２ｈｉｇｈ ｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓＡ，２０１６，４７（７）：３３１２－３３２１．［３］ＳｈｕＦＹ，ＷｕＬ，ＺｈａｏＨＹ，ｅｔａｌ．Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗｅａｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｌａｓｅｒｃｌａｄｄｅｄＣｏＣｒＢＦｅＮｉＳｉｈｉｇｈ ｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙａｍｏｒｐｈｏｕｓｃｏａｔｉｎｇ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＬｅｔｔｅｒｓ，２０１８，２１１：２３５－２３８．［４］金冰倩．ＡｌＣｏＣｒＦｅＮｉＳｉ高熵合金制备与力学性能研究［Ｄ］．沈阳：沈阳工业大学，２０１９．（ＪＩＮＢｉｎｇ ｑｉａｎ．ＳｔｕｄｙｏｎｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＡｌＣｏＣｒＦｅＮｉＳｉｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙｓ［Ｄ］．Ｓｈｅｎｙａｎｇ：ＳｈｅｎｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１９．）［５］杨思华，李承泽，张宇峰，等．ＡｌＣｒＦｅＮｉ２ＣｕＸ高熵合金组织及性能［Ｊ］．沈阳工业大学学报，２０１９，４１（４）：３９０－３９４．（ＹＡＮＧＳｉ ｈｕａ，ＬＩＣｈｅｎｇ ｚｅ，ＺＨＡＮＧＹｕ ｆｅｎｇ，ｅｔａｌ．ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＡｌＣｒＦｅＮｉ２ＣｕＸｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｅｎｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１９，４１（４）：３９０－３９４．）［６］苏允海，宋碧倩，邓越．ＡｌＦｅＣｕＣｒＣｏＭｏＸ系高熵合金的组织性能［Ｊ］．沈阳工业大学学报，２０１９，４１（３）：２６８－２７２．（ＳＵＹｕｎ ｈａｉ，ＳＯＮＧＢｉ ｑｉａｎ，ＤＥＮＧＹｕｅ．ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＡｌＦｅＣｕＣｒＣｏＭｏＸｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｅｎｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１９，４１（３）：２６８－２７２．）［７］ＦｕｊｉｅｄａＴ，ＳｈｉｒａｔｏｒｉＨ，ＫｕｗａｂａｒａＫ，ｅｔａｌ．ＣｏＣｒＦｅＮｉＴｉｂａｓｅｄｈｉｇｈ ｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙｗｉｔｈｓｕｐｅｒｉｏｒｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｃｈｉｅｖｅｄｂｙａｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆａｄｄｉｔｉｖｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｕｓｉｎｇｓｅｌｅｃｔｉｖｅｅｌｅｃｔｒｏｎｂｅａｍｍｅｌｔｉｎｇａｎｄｓｏｌｕｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＬｅｔｔｅｒｓ，２０１７，１８９：１４８－１５１．［８］ＬａｐｌａｎｃｈｅＧ，ＶｏｌｋｅｒｔＵＦ，ＥｇｇｅｌｅｒＧ，ｅｔａｌ．ＯｘｉｄａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｔｈｅＣｒＭｎＦｅＣｏＮｉｈｉｇｈ ｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙ［Ｊ］．ＯｘｉｄａｔｉｏｎｏｆＭｅｔａｌｓ，２０１６，８５（５／６）：６２９－６４５．［９］ＤｕＬＭ，ＬａｎＬＷ，ＺｈｕＳ，ｅｔａｌ．ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｔｈｅｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｒｏｆＡｌ０ ２５ＣｏＣｒＦｅＮｉｈｉｇｈ ｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１９，３５（５）：９１７－９２５．［１０］ＣｈｏｉＷＭ，ＪｏＹＨ，ＫｉｍＤＧ，ｅｔａｌ．ＡｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｌｉｎｇｏｆｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｓｉｇｍａｐｈａｓｅｉｎｔｈｅＣｒ ＦｅＮｉ Ｖｈｉｇｈ ｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈａｓｅＥｑｕｉｌｉｂｒｉａａｎｄＤｉｆｆｕｓｉｏｎ，２０１８，３９（５）：６９４－７０１．［１１］ＱｉｎＧ，ＷａｎｇＳ，ＣｈｅｎＲＲ，ｅｔａｌ．ＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＣｏＣｒＣｕＦｅＮｉｈｉｇｈ ｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙｓｂｙＶａｄｄｉｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，２０１９，２８（２）：１０４９－１０５６．［１２］ＲｏｌａｎｄＴ，ＲｅｔｒａｉｎｔＤ，ＬｕＫ，ｅｔａｌ．Ｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｔｈｒｏｕｇｈｓｕｒｆａｃｅｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇｏｆｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｂｙｍｅａｎｓｏｆｓｕｒｆａｃｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｔｔｒｉｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔ［Ｊ］．ＳｃｒｉｐｔａＭａｔｅｒｉａｌｉａ，２００６，５４（１１）：１９４９－１９５４．［１３］郝德喜．ＡｌＣｏＣｒＦｅＮｉＶ高熵合金制备及力学性能研究［Ｄ］．沈阳：沈阳工业大学，２０２０．（ＨＡＯＤｅ ｘｉ．ＳｔｕｄｙｏｎｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＡｌＣｏＣｒＦｅＮｉＶｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙｓ［Ｄ］．Ｓｈｅｎｙａｎｇ：ＳｈｅｎｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２０．）（责任编辑：尹淑英 英文审校：尹淑英）５４６第６期 张楠楠，等：ＡｌＣｏＣｒＦｅＮｉＶ高熵合金涂层制备及力学性能。
氩弧熔覆wc颗粒增强复合涂层中碳化物状态控制
不同粒度的熔覆颗粒；第二种通过熔覆多层的方法；第三种通过加入稀土元素的方法；第四种通过后送粉方式氩弧熔化—注射技术，来制备颗粒增强表层复合材料。
本课题的理论意义和应用价值体现在：（1）氩弧熔覆设备简单，操作方便，工艺比较成熟，得到广泛应用。
氩弧的特点是热量集中，能量密度适中，在氩气保护下工作，几乎无氧化、烧损现象。
另外使用氩弧，可以极大的降低成本，可应用于小面积的强化与修复，但氩弧的有效作用面积有限，所以可采用多道搭接的方式来处理大平面。
（2）WC颗粒具有高熔点、高硬度（HV2400）及良好的稳定性，碳化钨颗粒与铁基体金属的润湿角为零，因此WC作为增强颗粒的应用价值非常突出，发展WC颗粒增强表面复合材料的趋势越来越受到人们的重视和青睐。
（3）我国稀土资源丰富，充分利用稀土资源和稀土的特性，研制含稀土的产品，扩大稀土的应用领域，具有十分重要的意义。
1.1 国内外相关领域发展概况铁基体表面耐磨复合材料中的颗粒，主要是通过阻止或减小磨料对基体的显微切削和犁沟变形的方式来提高材料的耐磨性，因而增强颗粒必须具有高硬度和高模量，陶瓷颗粒正好满足，常用的陶瓷颗粒有WC、TiC、SiC、TiN、ZrO2、Al2O3等碳化物、氧化物、氮化物[11]。
其中以WC应用最多，主要是因为WC与铁液为完全浸润，且价格适中，因此WC颗粒增强复合材料越来越受到人们的关注，并得到了广泛的应用。
图1-1 表面工程技术的树枝状分类图1-1显示了表面工程技术的树枝状分类。
目前常用的表面熔覆技术有：等离子熔覆、激光熔覆、堆焊、热喷涂、钨极氩弧熔覆等。
这些表面熔覆技术由于能获得与基体结合良好，厚度适中的表面涂层而被广泛应用于手工业生产中[12-13]。
1.1.1等离子熔覆技术等离子熔敷或堆焊技术是以联合型或转移型等离子弧为热源，熔化合金粉末或者焊丝作为填充金属来制备熔敷层[24-25]。
国内外对采用等离子熔敷方法制备耐磨涂层的研究较多，如王惜宝[26]等研究了，粉末颗粒在等离子弧粉末堆焊过程中与转移型等离子弧之间的传热过程，发现粉末颗粒受等离子弧加热的速度与如下几个因素有关：粉末颗粒的密度、尺寸、热传导、热物理性能和离子弧的温度等；吴玉萍[27]用等离子弧熔覆了预置在基材表面含TiC颗粒涂料，形成的熔敷层不仅含有陶瓷相，而且涂层与基体结合优良，结果表明，部分Fe-Ti金属间化合物是由TiC颗粒发生溶解并与基体发生界面反应生成了，且有部分纳米级的TiC颗粒析出，该颗粒是由部分Ti扩散至基体内再次与C结合反应而成的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
中图分类号：TG 47
文献标识码：A
doi：10.12073/j.hjxb.2019400194
0 序 言
摩擦磨损行为发生在生产生活中的各个方面， 相关统计数据表明，仅金属材料磨损所导致的设备 损害占其总事件的 80% 左右，保守估计每年所造成 的经济损失达千亿美元以上[1]. 通过适当的表面改 性方法在机器零部件表面制备耐磨涂层无疑是一 种既成本低廉又能显著减少磨损的可行办法. Yang 等人[2] 研究发现利用等离子喷涂法制备的 Al2O3， Al2O3-Cr2O3，Al2O3-Y3Al5O12(YAG) 涂层在相同条 件下的摩擦系数可以分别达到 0.2225，0.1916 和 0.1905. 韩婷婷等人[3] 通过火焰喷涂技术在 AZ31B 镁合金基体上制备了 Al-80%Mg3Sb2 涂层，结果表 明，涂层磨损率比基体下降了 63.26%. 蔡玮玮等人[4] 利用等离子熔覆技术制备的 Fe 基 B4C 涂层的耐磨 粒磨损性能是基体 16Mn 钢的 7 倍以上.
128
焊接学报
第 40 卷
上，利用 WS-500 型交直流脉冲钨极氩弧焊机采
用单道熔覆的方式进行熔覆，熔覆参数为电流
170 A、速度 75 mm/min、氩气流量 6 L/min、电弧长
度 3 mm.
利用 Canon G1X Mark Ⅱ型专业数码相机和
USB 数码显微镜 (搭配 MicroCapture 软件) 观察试
董世知1， 孟 旭1， 马 壮1,2， 赵越超3
(1. 辽宁工程技术大学，阜新 123000；2. 辽宁科技学院，本溪 117300；3. 烟台南山学院，龙口 265713)
摘 要： 利用氩弧熔覆技术制备了 FeAlCoCrCuTi0.4， WC/Al2O3-FeAlCoCrCuTi0.4 高熵合金涂层，并通过 XRD，
高熵合金[5] 是近些年发展起来的有望成为新 一代工程结构材料的新型合金. 它由 5 ~ 13 种元素 按等摩尔或近等摩尔比构成，其所具有的高混合熵 和低自由能等特点，塑造了高熵合金以简单 Fcc 和 Bcc 为主的独特晶体结构，赋予了它优于传统合金
收稿日期：2018 − 07 − 01 基金项目：辽宁省教育厅科学技术研究一般项目 (551501108)
2 试验结果与分析
2.1 显微结构分析 2.1.1 涂层截面形貌及稀释率分析
图 1 为各涂层的截面形貌. 由图可以看出熔覆 涂层成形性良好，涂层表面均匀，无气孔、裂纹、夹 渣等缺陷产生；且在保证较低稀释率的前提下 (表 1)，涂层与基体呈高强度冶金结合.
样截面形貌，并测量熔覆层厚度 (H) 和基体熔深
(h)，计算涂层稀释率（η）. 稀释率按式 (1) 计算，即
η = h/(H + h)
(1)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
采用 Axiovert 40 MAT 型倒置式金相显微镜、 JSM-7500F 型 扫 描 电 子 显 微 镜 (SEM) 及 能 谱 仪 (EDS) 观察涂层截面显微组织和进行组织成分分 析. 通过 HV-1000Z 自动转塔显微硬度计测量涂层 截面硬度，载荷 1 kg. 试样线切割成 10 mm × 8 mm × 6 mm 方块，将保留有涂层一面打磨平整，其余面用
第 40 卷 第 7 期 2019 年 7 月
焊接学报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION
Vol.40(7):127 − 132 July 2019
WC 和 Al2O3 对氩弧熔覆 FeAlCoCrCuTi0.4 高熵合金涂 层组织和耐冲蚀性能影响
1 试验方法
试 验 选 用 纯 度 大 于 99.9% 的 Fe， Al， Co， Cr， Cu， Ti， WC 和 Al2O3 粉 末 为 原 料 ， 粉 末 颗 粒 度 38.5 ~ 74 μm. 将粉末按 FeAlCoCrCuTi0.4 摩尔比 混合后添加 10 %WC(Al2O3)(质量分数) 研磨足够 均匀，滴加适量水玻璃调节混合粉末粘性，利用 WE-30 液压式万能试验机在 150 kN 的压力下压制 成 80 mm × 10 mm × 3 mm 的长方体预制块. 将预 制块阴干 24 h 后在 180 ℃ 下烘干 2 h，将预制块置 于尺寸为 100 mm × 40 mm × 8 mm 的 Q235 基体
的高硬度、高强度、良好耐磨性、优秀的抗高温氧化 性等一系列性能特点[6-8]. 氩弧熔覆技术广泛应用 于材料表面改性领域，相比于设备成本昂贵的激光 熔覆和等离子熔覆工艺、制备涂层薄弱的热喷涂和 化学沉积工艺，氩弧熔覆技术设备及运行成本低、 操作灵活、涂层结合牢固[9-10]，且在氩气保护下可以 最大程度上减少元素的氧化和烧损，实际应用性较 强. 采用氩弧熔覆技术在 Q235 钢基体上制备了 WC 和 Al2O3 增 强 FeAlCoCrCuTi0.4 高 熵 合 金 涂 层，并对熔覆层的形貌、显微组织和相结构、硬度、 耐磨性能进行了研究.
热熔胶封闭，置于 MAH 型冲蚀磨损试验机中进行 冲蚀磨损试验，冲蚀磨损条件为冲蚀温度室温、冲 蚀介质 (水砂体积比为 5:1.6)、冲蚀角度 90°、转速 (200，300，400 r/min)、冲蚀时间 2 h(每隔 30 min 取 出称量一次)，采用精度为 0.1 mg 的 FA1004N 型电 子天平称量并计算单位面积磨损量.
Cr 固溶体) 构成，晶粒以胞状树枝晶形式存在. 添加 WC 后，晶粒细化明显，在各种强化作用下涂层硬度为 685.8 HV.
且 WC 和 Al2O3 的添加显著提高了涂层耐冲蚀磨损性能，耐磨性几乎可以达到 FeAlCoCrCuTi0.4 高熵合金涂层的
2 倍.
关键词： 高熵合金；复合涂层；硬度；耐冲蚀磨损
SEM，EDS，硬度测试和冲蚀磨损测试等方法，探究了 WC 和 Al2O3 的添加对 FeAlCoCrCuTi0.4 高熵合金涂层显微 组织和性能的影响. 结果表明，通过氩弧熔覆技术所制备的合金涂层表面成形性良好，无孔洞、裂纹等缺陷产生，与
基体呈高强度冶金结合. WC 和 Al2O3 的添加对涂层稀释率的降低有显著作用. 三种涂层都是主要由 Bcc 相 (Fe-