TiC对氩弧熔覆FeAlCoCrCuTi 0.4 高熵合金涂层组织和耐磨性影响
发布时间：2021-03-11 07:57
利用氩弧熔覆技术在Q235钢表面制备了TiC-FeAlCoCrCuTi0.4复合涂层,研究了TiC对FeAlCoCrCuTi0.4显微组织和性能的影响。结果表明:复合涂层仅由体心立方相（Fe-Cr固溶体）和增强相TiC组成,无其他物质生成。随TiC添加量增多,组织呈现出由晶粒细化至晶界消失的变化。涂层硬度随TiC增多而变大,当TiC=35%时,最大硬度为1077.44HV。添加35%TiC涂层耐磨性可达到FeAlCoCrCuTi0.4的2.27倍。在石油介质中TiC=35%涂层耐蚀性、耐冲蚀磨损性比FeAlCoCrCuTi0.4涂层分别提高了1.26倍和1.41～1.75倍。
【文章来源】：材料科学与工程学报. 2020,38(04)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
预制块放置
从图3涂层的显微组织照片可知，涂层由灰、黑和白三相组成。当TiC含量较少时，其在组织中分布不明显，涂层由不规则网格状组织构成。随TiC含量增多，网格状组织逐渐消失，黑色TiC以颗粒状和枝晶状弥散分布在涂层中。当TiC=35%时，增强相分布状态最均匀，网格状组织完全消失不见。添加TiC后，由于TiC在凝固过程中的非均匀形核使其对晶粒的细化作用十分明显。结合图4和表3EDS能谱结果分析可知，A区域为TiC增强相，B区域对应为FeAlCoCrCuTi0.4合金基体，C为富Cu偏析区。图4中A区域的枝晶状TiC是连续长大的结果，且连续长大的生长速度较快，所以枝晶状TiC较大，尺寸达到了10μm左右。B区域中除Fe、C元素较多外，其余各元素分布相对均匀，其中Fe、C含量增多则是由高温下基体Q235的稀释作用引起。C区域Cu元素的偏析是因为：元素间混合焓的大小可以显示原子间的结合能力，通常混合焓越负，原子结合能力越强。Cu-Fe、Cu-Al、Cu-Cr和Cu-Co的混合焓分别为13,-1,12和6kJ/mol，混合焓较大，所以Cu元素在合金凝固进程中与其他元素发生排斥，于晶界处产生偏析。
表4为不同含量TiC复合涂层的表面硬度。从表可见，随TiC含量增多，涂层硬度逐渐提高，在TiC=35%时，硬度值达到最大，为1007.44 HV。分析认为涂层具有高硬度值有如下几方面原因：首先涂层在高熵效应作用下主要由大量的硬质BCC相构成，BCC固溶体相的存在是使涂层具有高硬度的根本；另外涂层组成元素较多，原子半径差异较大，尤其是Al、Ti元素的存在产生了严重晶格畸变，使固溶效果进一步强化，硬度有所提升；大量陶瓷增强相TiC弥散分布在涂层中，且TiC与FeAlCoCrCuTi0.4基体合金热膨胀系数不同，二者收缩不一致以致于增强相和基体合金的结合处存在较大应力，造成位错密度增加，硬度上升；此外，在氩弧熔覆的快速凝固快速冷却下，晶粒平均尺寸较小，在细晶强化作用下，硬度也会提升。3.3 耐磨性分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]高熵合金材料研究进展（英文）[J]. 张蔚冉,Peter K.Liaw,张勇. Science China Materials. 2018(01)
[2]等离子熔覆原位自生NbC/高熵合金显微组织研究[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(12)
[3]氩弧熔覆技术特点及研究现状[J]. 马壮,李剑,张璐,陶莹. 热加工工艺. 2012(10)
[4]Q235钢表面反应火焰喷涂TiB2/Mo2FeB2复相陶瓷涂层的耐蚀性[J]. 马壮,潘锐,李智超,董世知,王伟. 材料保护. 2011(12)
[5]具有低自腐蚀电位的AlMgZnSnPbCuMnNi高熵合金的制备及其电化学性能[J]. 宋春晖,甘章华,卢志红,陈汉杰,黄峰. 材料科学与工程学报. 2011(05)
硕士论文
[1]原位自生高熵合金基复合材料组织及性能的研究[D]. 卢素华.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3076140
【文章来源】：材料科学与工程学报. 2020,38(04)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
预制块放置
从图3涂层的显微组织照片可知，涂层由灰、黑和白三相组成。当TiC含量较少时，其在组织中分布不明显，涂层由不规则网格状组织构成。随TiC含量增多，网格状组织逐渐消失，黑色TiC以颗粒状和枝晶状弥散分布在涂层中。当TiC=35%时，增强相分布状态最均匀，网格状组织完全消失不见。添加TiC后，由于TiC在凝固过程中的非均匀形核使其对晶粒的细化作用十分明显。结合图4和表3EDS能谱结果分析可知，A区域为TiC增强相，B区域对应为FeAlCoCrCuTi0.4合金基体，C为富Cu偏析区。图4中A区域的枝晶状TiC是连续长大的结果，且连续长大的生长速度较快，所以枝晶状TiC较大，尺寸达到了10μm左右。B区域中除Fe、C元素较多外，其余各元素分布相对均匀，其中Fe、C含量增多则是由高温下基体Q235的稀释作用引起。C区域Cu元素的偏析是因为：元素间混合焓的大小可以显示原子间的结合能力，通常混合焓越负，原子结合能力越强。Cu-Fe、Cu-Al、Cu-Cr和Cu-Co的混合焓分别为13,-1,12和6kJ/mol，混合焓较大，所以Cu元素在合金凝固进程中与其他元素发生排斥，于晶界处产生偏析。
表4为不同含量TiC复合涂层的表面硬度。从表可见，随TiC含量增多，涂层硬度逐渐提高，在TiC=35%时，硬度值达到最大，为1007.44 HV。分析认为涂层具有高硬度值有如下几方面原因：首先涂层在高熵效应作用下主要由大量的硬质BCC相构成，BCC固溶体相的存在是使涂层具有高硬度的根本；另外涂层组成元素较多，原子半径差异较大，尤其是Al、Ti元素的存在产生了严重晶格畸变，使固溶效果进一步强化，硬度有所提升；大量陶瓷增强相TiC弥散分布在涂层中，且TiC与FeAlCoCrCuTi0.4基体合金热膨胀系数不同，二者收缩不一致以致于增强相和基体合金的结合处存在较大应力，造成位错密度增加，硬度上升；此外，在氩弧熔覆的快速凝固快速冷却下，晶粒平均尺寸较小，在细晶强化作用下，硬度也会提升。3.3 耐磨性分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]高熵合金材料研究进展（英文）[J]. 张蔚冉,Peter K.Liaw,张勇. Science China Materials. 2018(01)
[2]等离子熔覆原位自生NbC/高熵合金显微组织研究[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(12)
[3]氩弧熔覆技术特点及研究现状[J]. 马壮,李剑,张璐,陶莹. 热加工工艺. 2012(10)
[4]Q235钢表面反应火焰喷涂TiB2/Mo2FeB2复相陶瓷涂层的耐蚀性[J]. 马壮,潘锐,李智超,董世知,王伟. 材料保护. 2011(12)
[5]具有低自腐蚀电位的AlMgZnSnPbCuMnNi高熵合金的制备及其电化学性能[J]. 宋春晖,甘章华,卢志红,陈汉杰,黄峰. 材料科学与工程学报. 2011(05)
硕士论文
[1]原位自生高熵合金基复合材料组织及性能的研究[D]. 卢素华.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3076140
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3076140.html
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