激光熔覆高熔点高熵合金涂层组织结构演化及其抗高温软化行为
发布时间：2025-02-11 15:40
为了制备高硬度、高耐磨性及高温性能良好的刀具涂层材料,以提高涂层刀具在高速干切削条件下的使用寿命,采用激光熔覆技术在高速钢表面制备了具有良好抗高温软化性能的高熔点高熵合金涂层,利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、显微硬度计、磨损试验机等手段分析研究了涂层的组织结构及性能。首先,构建并制备了MoFeCrTiW高熔点高熵合金涂层。其次,研究了MoFeCrTiWSixAly（x=0,1且y=0,1）高熵合金涂层的组织结构和性能;在此基础上,进一步研究了Nb含量对激光熔覆MoFeCrTiWAlNbx（x=1,3,5,7;x代表摩尔比）高熵合金涂层组织结构和性能的影响规律,并对涂层高温下的组织结构及性能的演化规律进行了研究,探索了涂层抗高温软化的机制。获得主要结论如下:（1）研究表明,激光熔覆MoFeCrTiW高熔点高熵合金涂层由无序BCC固溶体相和少量Laves相组成,这与理论计算结果一致。涂层组织形貌为胞状晶,其上分布细小Laves相颗粒,平均硬度为479 HV0.2,比Q23...
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 高熵合金的起源
1.2 高熵合金的定义
1.3 高熵合金的四个核心效应
1.3.1 高熵效应
1.3.2 晶格畸变效应
1.3.3 迟滞扩散效应
1.3.4 鸡尾酒效应
1.4 高熵合金的制备技术、合金体系及组织特征
1.4.1 高熵合金的制备技术
1.4.2 高熵合金的合金体系
1.4.3 高熵合金的相结构及组织特征
1.5 高熵合金的研究现状
1.5.1 3d过渡族高熵合金的研究
1.5.2 难熔高熵合金的研究
1.5.3 高熵合金的热处理研究
1.5.4 激光熔覆高熵合金涂层的研究
1.6 高熵合金的强化机理研究
1.6.1 固溶强化
1.6.2 应变硬化
1.6.3 弥散(或沉淀)强化
1.6.4 细晶强化
1.7 本论文的研究背景、目的意义及主要研究内容
1.7.1 工程研究背景
1.7.2 研究意义
1.7.3 主要研究内容
第二章 实验材料及试验方法
2.1 实验材料
2.1.1 基体材料
2.1.2 激光熔覆涂层材料
2.2 激光熔覆涂层制备及退火处理
2.3 涂层组织结构分析
2.3.1 金相试样制备及金相组织观察
2.3.2 X射线衍射测试
2.3.3 扫描电镜观察及微区成分分析
2.3.4 透射电子显微观察
2.4 涂层力学性能表征
2.4.1 维氏硬度
2.4.2 纳米压痕
2.4.3 耐磨性测试
第三章 高熔点高熵合金体系的构建
3.1 高熵合金中相形成规律及半经验判据
3.2 高熔点高熵合金体系的建立及元素的选择
3.3 MoFeCrTiW高熔点高熵合金相形成的热力学分析
3.3.1 MoFeCrTiW高熵合金中金属间化合物的形成自由能
3.3.2 MoFeCrTiW合金中固溶体相形成的热力学分析
3.4 激光熔覆MoFeCrTiW高熵合金涂层的组织结构及性能
3.4.1 涂层的相结构
3.4.2 涂层的显微组织
3.4.3 涂层的显微硬度
3.5 本章小结
第四章 Si、Al对激光熔覆MoFeCrTiW高熔点高熵合金涂层的影响
4.1 MoFeCrTiWSixAly涂层的成分设计及制备
4.2 MoFeCrTiWSixAly涂层的相结构
4.3 MoFeCrTiWSixAly涂层相形成的热力学分析
4.3.1 无序固溶体相形成的吉布斯自由能
4.3.2 金属间化合物形成的吉布斯自由能
4.4 MoFeCrTiWSixAly涂层的显微组织及性能
4.4.1 涂层显微组织
4.4.2 涂层的硬度及耐磨性
4.4.3 涂层的高温抗氧化性能
4.5 本章小结
第五章 Nb对MoFeCrTiWAl高熔点高熵合金涂层的影响
5.1 MoFeCrTiWAlNbx涂层的成分设计及制备
5.1.1 涂层的相结构
5.1.2 涂层固溶体相形成的热力学分析
5.1.3 涂层的显微组织及微区成分分析
5.1.4 涂层显微组织的TEM分析
5.1.5 涂层凝固过程分析
5.2 MoFeCrTiWAlNbx高熵合金涂层的力学性能
5.2.1 涂层显微硬度
5.2.2 涂层的纳米硬度和弹性模量
5.2.3 涂层的耐磨性
5.3 本章小结
第六章 激光熔覆MoFeCrTiWAlNbx高熔点高熵合金涂层的抗高温软化行为
6.1 退火温度对MoFeCrTiWAlNb涂层组织结构及性能的影响
6.1.1 涂层相结构
6.1.2 涂层显微组织
6.1.3 涂层显微硬度
6.2 退火时间对MoFeCrTiWAlNb涂层组织结构及性能的影响
6.2.1 涂层相结构
6.2.2 涂层显微组织
6.2.3 涂层力学性能
6.3 退火温度对MoFeCrTWAlNib3涂层组织结构及性能的影响
6.3.1 涂层相结构
6.3.2 涂层显微组织
6.3.3 涂层显微硬度
6.4 退火时间对MoFeCrTWAlNib3涂层组织结构及性能的影响
6.4.1 涂层相结构
6.4.2 涂层显微组织
6.4.3 涂层力学性能
6.5 Nb对涂层耐磨性能的影响
6.6 MoFeCrTiWAlNbx涂层抗高温软化行为的机制探讨
6.6.1 固溶强化
6.6.2 弥散(沉淀)强化
6.7 本章小结
第七章 结论
展望
创新点
参考文献
致谢
附录
本文编号：4033478
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 高熵合金的起源
1.2 高熵合金的定义
1.3 高熵合金的四个核心效应
1.3.1 高熵效应
1.3.2 晶格畸变效应
1.3.3 迟滞扩散效应
1.3.4 鸡尾酒效应
1.4 高熵合金的制备技术、合金体系及组织特征
1.4.1 高熵合金的制备技术
1.4.2 高熵合金的合金体系
1.4.3 高熵合金的相结构及组织特征
1.5 高熵合金的研究现状
1.5.1 3d过渡族高熵合金的研究
1.5.2 难熔高熵合金的研究
1.5.3 高熵合金的热处理研究
1.5.4 激光熔覆高熵合金涂层的研究
1.6 高熵合金的强化机理研究
1.6.1 固溶强化
1.6.2 应变硬化
1.6.3 弥散(或沉淀)强化
1.6.4 细晶强化
1.7 本论文的研究背景、目的意义及主要研究内容
1.7.1 工程研究背景
1.7.2 研究意义
1.7.3 主要研究内容
第二章 实验材料及试验方法
2.1 实验材料
2.1.1 基体材料
2.1.2 激光熔覆涂层材料
2.2 激光熔覆涂层制备及退火处理
2.3 涂层组织结构分析
2.3.1 金相试样制备及金相组织观察
2.3.2 X射线衍射测试
2.3.3 扫描电镜观察及微区成分分析
2.3.4 透射电子显微观察
2.4 涂层力学性能表征
2.4.1 维氏硬度
2.4.2 纳米压痕
2.4.3 耐磨性测试
第三章 高熔点高熵合金体系的构建
3.1 高熵合金中相形成规律及半经验判据
3.2 高熔点高熵合金体系的建立及元素的选择
3.3 MoFeCrTiW高熔点高熵合金相形成的热力学分析
3.3.1 MoFeCrTiW高熵合金中金属间化合物的形成自由能
3.3.2 MoFeCrTiW合金中固溶体相形成的热力学分析
3.4 激光熔覆MoFeCrTiW高熵合金涂层的组织结构及性能
3.4.1 涂层的相结构
3.4.2 涂层的显微组织
3.4.3 涂层的显微硬度
3.5 本章小结
第四章 Si、Al对激光熔覆MoFeCrTiW高熔点高熵合金涂层的影响
4.1 MoFeCrTiWSixAly涂层的成分设计及制备
4.2 MoFeCrTiWSixAly涂层的相结构
4.3 MoFeCrTiWSixAly涂层相形成的热力学分析
4.3.1 无序固溶体相形成的吉布斯自由能
4.3.2 金属间化合物形成的吉布斯自由能
4.4 MoFeCrTiWSixAly涂层的显微组织及性能
4.4.1 涂层显微组织
4.4.2 涂层的硬度及耐磨性
4.4.3 涂层的高温抗氧化性能
4.5 本章小结
第五章 Nb对MoFeCrTiWAl高熔点高熵合金涂层的影响
5.1 MoFeCrTiWAlNbx涂层的成分设计及制备
5.1.1 涂层的相结构
5.1.2 涂层固溶体相形成的热力学分析
5.1.3 涂层的显微组织及微区成分分析
5.1.4 涂层显微组织的TEM分析
5.1.5 涂层凝固过程分析
5.2 MoFeCrTiWAlNbx高熵合金涂层的力学性能
5.2.1 涂层显微硬度
5.2.2 涂层的纳米硬度和弹性模量
5.2.3 涂层的耐磨性
5.3 本章小结
第六章 激光熔覆MoFeCrTiWAlNbx高熔点高熵合金涂层的抗高温软化行为
6.1 退火温度对MoFeCrTiWAlNb涂层组织结构及性能的影响
6.1.1 涂层相结构
6.1.2 涂层显微组织
6.1.3 涂层显微硬度
6.2 退火时间对MoFeCrTiWAlNb涂层组织结构及性能的影响
6.2.1 涂层相结构
6.2.2 涂层显微组织
6.2.3 涂层力学性能
6.3 退火温度对MoFeCrTWAlNib3涂层组织结构及性能的影响
6.3.1 涂层相结构
6.3.2 涂层显微组织
6.3.3 涂层显微硬度
6.4 退火时间对MoFeCrTWAlNib3涂层组织结构及性能的影响
6.4.1 涂层相结构
6.4.2 涂层显微组织
6.4.3 涂层力学性能
6.5 Nb对涂层耐磨性能的影响
6.6 MoFeCrTiWAlNbx涂层抗高温软化行为的机制探讨
6.6.1 固溶强化
6.6.2 弥散(沉淀)强化
6.7 本章小结
第七章 结论
展望
创新点
参考文献
致谢
附录
本文编号：4033478
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