钼含量对碳钢表面CoCrFeNiMo高熵合金激光熔覆涂层组织结构与耐磨性能的影响
发布时间：2021-02-06 23:06
采用激光熔覆技术在Q235钢表面制备了CoCrFeNiMox（x=0.1、0.2、0.3）高熵合金涂层,考察了钼含量对涂层性能的影响。通过扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪和硬度仪表征了涂层的相结构、微观形貌、组织结构、元素成分和显微硬度,并进行了摩擦磨损试验,研究了涂层的磨损机制。结果表明,CoCrFeNiMo0.1、CoCrFeNiMo0.2高熵合金涂层由fcc相组成,CoCrFeNiMo0.3高熵合金涂层则由fcc相和σ相组成。涂层的组织主要为树枝晶,并存在Mo、Cr等元素的偏聚,在结合区附近容易产生裂缝等缺陷。随着Mo元素增多,偏析现象得到缓解,缺陷明显减少,且由于高熵合金晶格畸变效应、σ相析出等因素的共同作用,涂层的硬度随之不断提升,摩擦因数、磨损质量损失和磨损率不断减小。CoCrFeNiMo0.3涂层的磨损质量损失仅为CoCrFeNiMo0.1涂层的45%。通过三维形貌测量仪观察磨痕可以发现,涂层的磨损机制主要为磨粒磨损,CoCrFeNiMo0.1涂层还伴随有黏着磨损。
【文章来源】：电镀与涂饰. 2020,39(17)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
Co Cr Fe Ni Mo0.2高熵合金粉末的微观形貌及元素分布情况
随着Mo元素增多，衍射峰强度整体减弱，这是因为组元原子在相互扩散过程中晶格扭曲所造成的漫散射效应。此外，fcc相的晶格参数a也逐渐增大。这是Mo元素的原子半径(1.40?)明显大于其他元素的原子半径[Co(1.25?)、Cr(1.28?)、Fe(1.26?)和Ni(1.24?)]所产生的晶格畸变效应引起的。一般采用参数δ来描述原子半径差，进而反映合金中晶格畸变效应的剧烈程度。其表达式如式(1)[21]。其中，ri为组成元素的原子半径，是平均原子半径，ci是各组成元素的含量，N是组元数。经过计算，Co Cr Fe Ni Mo0.1、Co Cr Fe Ni Mo0.2和Co Cr Fe Ni Mo0.3的δ分别为0.019 6、0.025 6和0.030 2。可见Mo元素含量增加明显提高了合金中的原子半径差，加剧了晶格畸变效应。
而从Co Cr Fe Ni Mox合金各区的EDS结果(见表2)可知枝晶内Co和Ni元素富集，枝晶间Cr和Mo元素富集，并且随着Mo元素增多，Co、Mo等元素的偏析现象得到缓解。结合EDS和XRD的结果分析，认为在Co Cr Fe Ni Mo0.3合金中枝晶内主要为fcc结构的固溶体，枝间晶则析出四方Cr Mo相(σ相)。根据电子空穴理论，Cr和Mo元素较大的电子空穴数是σ相形成的主要原因[22-23]。一般认为平均电子空穴数大于2.50时，合金易产生σ相。Co Cr Fe Ni Mo0.1、Co Cr Fe Ni Mo0.2和Co Cr Fe Ni Mo0.3的平均电子空穴数分别为2.46、2.50和2.57，因此在Co Cr Fe Ni Mo0.3合金内部产生σ相的可能性较大。对于Co Cr Fe Ni Mo0.1和Co Cr Fe Ni Mo0.2来说，其元素偏析现象可能是在冷却过程中，晶粒内产生调幅分解所引起的。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高熵合金设计与计算机模拟方法的研究进展[J]. 刘谦,王昕阳,黄燕滨,谢璐,许诠,黄俊雄. 材料导报. 2019(S1)
[2]单相CoCrFeNi高熵合金的组成元素对其在NaCl溶液中的耐蚀性能的影响[J]. 杨海欧,尚旭亮,王理林,王志军,王锦程,林鑫. 金属学报. 2018(06)
[3]Effect of carbon addition on the microstructure and mechanical properties of CoCrFeNi high entropy alloy[J]. HUANG TianDang,JIANG Li,ZHANG ChangLiang,JIANG Hui,LU YiPing,LI TingJu. Science China（Technological Sciences）. 2018(01)
[4]激光熔覆高熔点AlCrFeMoNbxTiW高熵合金涂层组织及耐磨性能[J]. 郭亚雄,刘其斌,周芳. 稀有金属. 2017(12)
[5]几种电弧喷涂金属涂层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为[J]. 刘玉栋,周勇,马晓琳. 表面技术. 2016(09)
[6]等离子熔覆CoCrCuFeNiMn高熵合金组织研究[J]. 王智慧,王虎,贺定勇,崔丽,蒋建敏,周正,赵秋颖. 稀有金属材料与工程. 2015(03)
[7]激光熔覆Ni基复合涂层气孔及裂纹敏感性的研究[J]. 张佳虹,孙荣禄. 热加工工艺. 2015(04)
[8]二次枝晶臂间距对A319铝合金拉伸及疲劳性能的影响[J]. 沈月,何国球,田丹丹,樊康乐,刘晓山,莫德锋. 材料研究学报. 2014(08)
[9]二次枝晶臂间距对A357合金时效动力学的影响[J]. 潘杰花,邹勇志,曾建民. 汽车工程. 2009(05)
博士论文
[1]CoCrFeNi系面心立方高熵合金的低温变形机制及锯齿流变行为[D]. 刘俊鹏.北京科技大学 2018
本文编号：3021229
【文章来源】：电镀与涂饰. 2020,39(17)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
Co Cr Fe Ni Mo0.2高熵合金粉末的微观形貌及元素分布情况
随着Mo元素增多，衍射峰强度整体减弱，这是因为组元原子在相互扩散过程中晶格扭曲所造成的漫散射效应。此外，fcc相的晶格参数a也逐渐增大。这是Mo元素的原子半径(1.40?)明显大于其他元素的原子半径[Co(1.25?)、Cr(1.28?)、Fe(1.26?)和Ni(1.24?)]所产生的晶格畸变效应引起的。一般采用参数δ来描述原子半径差，进而反映合金中晶格畸变效应的剧烈程度。其表达式如式(1)[21]。其中，ri为组成元素的原子半径，是平均原子半径，ci是各组成元素的含量，N是组元数。经过计算，Co Cr Fe Ni Mo0.1、Co Cr Fe Ni Mo0.2和Co Cr Fe Ni Mo0.3的δ分别为0.019 6、0.025 6和0.030 2。可见Mo元素含量增加明显提高了合金中的原子半径差，加剧了晶格畸变效应。
而从Co Cr Fe Ni Mox合金各区的EDS结果(见表2)可知枝晶内Co和Ni元素富集，枝晶间Cr和Mo元素富集，并且随着Mo元素增多，Co、Mo等元素的偏析现象得到缓解。结合EDS和XRD的结果分析，认为在Co Cr Fe Ni Mo0.3合金中枝晶内主要为fcc结构的固溶体，枝间晶则析出四方Cr Mo相(σ相)。根据电子空穴理论，Cr和Mo元素较大的电子空穴数是σ相形成的主要原因[22-23]。一般认为平均电子空穴数大于2.50时，合金易产生σ相。Co Cr Fe Ni Mo0.1、Co Cr Fe Ni Mo0.2和Co Cr Fe Ni Mo0.3的平均电子空穴数分别为2.46、2.50和2.57，因此在Co Cr Fe Ni Mo0.3合金内部产生σ相的可能性较大。对于Co Cr Fe Ni Mo0.1和Co Cr Fe Ni Mo0.2来说，其元素偏析现象可能是在冷却过程中，晶粒内产生调幅分解所引起的。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高熵合金设计与计算机模拟方法的研究进展[J]. 刘谦,王昕阳,黄燕滨,谢璐,许诠,黄俊雄. 材料导报. 2019(S1)
[2]单相CoCrFeNi高熵合金的组成元素对其在NaCl溶液中的耐蚀性能的影响[J]. 杨海欧,尚旭亮,王理林,王志军,王锦程,林鑫. 金属学报. 2018(06)
[3]Effect of carbon addition on the microstructure and mechanical properties of CoCrFeNi high entropy alloy[J]. HUANG TianDang,JIANG Li,ZHANG ChangLiang,JIANG Hui,LU YiPing,LI TingJu. Science China（Technological Sciences）. 2018(01)
[4]激光熔覆高熔点AlCrFeMoNbxTiW高熵合金涂层组织及耐磨性能[J]. 郭亚雄,刘其斌,周芳. 稀有金属. 2017(12)
[5]几种电弧喷涂金属涂层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为[J]. 刘玉栋,周勇,马晓琳. 表面技术. 2016(09)
[6]等离子熔覆CoCrCuFeNiMn高熵合金组织研究[J]. 王智慧,王虎,贺定勇,崔丽,蒋建敏,周正,赵秋颖. 稀有金属材料与工程. 2015(03)
[7]激光熔覆Ni基复合涂层气孔及裂纹敏感性的研究[J]. 张佳虹,孙荣禄. 热加工工艺. 2015(04)
[8]二次枝晶臂间距对A319铝合金拉伸及疲劳性能的影响[J]. 沈月,何国球,田丹丹,樊康乐,刘晓山,莫德锋. 材料研究学报. 2014(08)
[9]二次枝晶臂间距对A357合金时效动力学的影响[J]. 潘杰花,邹勇志,曾建民. 汽车工程. 2009(05)
博士论文
[1]CoCrFeNi系面心立方高熵合金的低温变形机制及锯齿流变行为[D]. 刘俊鹏.北京科技大学 2018
本文编号：3021229
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3021229.html
教材专著
