304不锈钢激光熔覆高熵合金涂层组织与性能研究

发布时间：2017-11-17 18:27

  本文关键词：304不锈钢激光熔覆高熵合金涂层组织与性能研究

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【摘要】：人们普遍认为合金是由一种主要元素充当基体,在基体中加入少量其他元素来调控材料的性能。然而,高熵合金突破了传统合金的设计理念,由至少5种元素组成,且每种元素的原子百分比在5%到35%之间。高熵合金引起了很多研究人员的兴趣并且显示出充满前景的性能,如高的硬度和良好的耐磨性。在本篇文章中,高熵合金涂层Al2CrFeNiMox和AlCrFeNiMo0.5Nbx通过激光熔覆的方法在304不锈钢的表面制得。涂层的相组成和微观组织由XRD衍射仪、金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)测量。合金中各个微区的元素分布通过能谱仪(EDS)进行测量,最后对涂层的显微硬度和滑动磨损行为进行测试分析。研究结果表明：合金涂层由熔覆区、结合区和热影响区组成。高熵合金Al2CrFeNiMox由两相BCC固溶体组成并且熔覆区主要是等轴晶粒。随着Mo含量的增加,熔覆层的等轴晶粒变得粗大。除此以外,当Mo含量达到1.5时,在枝晶间可以观察到部分共晶组织。高熵合金涂层的表面硬度呈现一个线性趋势,随着Mo含量的增加,Al2CrFeNiMo2表面的硬度达到最大值678HV,其硬度约是基体硬度(243HV)的3倍。与基体对比,高熵合金涂层的耐磨性得到了明显的提高,随着Mo含量的增加,基体和涂层的磨痕宽度和深度呈现一个先下降后上升的趋势,特别是Al2CrFeNiMo1合金,其最低的磨痕宽度和最少的重量损失(9.8mg)说明它的耐磨性是最好的。高熵合金AlCrFeNiMo0.5Nbx由BCC固溶体和富含Nb的Laves相组成。当Nb含量在0-1.0时,熔覆层的组织为枝晶。随着Nb含量的增加初生相BCC尺寸在减小,枝晶间的Laves相尺寸在增大,当Nb含量达到1.5后,合金的组织主要为等轴晶粒,且初生相为Laves相。随着Nb含量的增加,涂层的硬度也在持续上升,当Nb含量为1.5时,涂层的最高硬度达到了684.8HV。随着Nb含量的增加,磨痕宽度和深度逐渐下降,与合金的磨损量变化趋势一致,当Nb含量为1.5时,磨损量最低,为8.7mg,说明它的耐磨性是最好的。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4

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本文编号：1196971