激光熔覆制备Ti_xFeCoCrWSi高熵合金组织与性能研究

发布时间：2017-05-16 20:17

  本文关键词：激光熔覆制备Ti_xFeCoCrWSi高熵合金组织与性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高熵合金因其超越传统的独特设计理念及优异性能,备受人们的关注,高熵合金从提出至今,仅仅几十年的时间,但已经有了很大的突破,部分高熵合金已经开始应用。目前主要采用传统熔铸方法制备块体高熵合金,对于高熵合金涂层的研究较少。为了获得高性能的涂层,本文采用激光熔覆的方法在45#钢表面制备TixFe CoCrWSi系高熵合金及SiFeCoCrTi+WC、FeCoCrWSi+Y2O3高熵合金基复合涂层,并利用光学金相显微镜(OM)、X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、显微硬度计、摩擦磨损试验机及电化学工作站分别研究了涂层试样的微观结构、物相、组织成分、硬度、磨损性能及腐蚀性能。实验结果表明,高熵合金TixFeCoCrWSi涂层主要由树枝晶组成,适量的Ti(摩尔比x=0.5~1.5)能够促进晶粒的细化,同时Ti的添加有利于促进BCC固溶相的形成,当Ti含量(x=2)涂层中金属间化合物大量减少。此外,EDS分析可知Cr和W主要在枝晶富集,Fe、Co和Ti在晶界偏聚,随着Ti含量的增加,基体中Fe的稀释率升高。高熵合金TixFeCoCrWSi涂层平均硬度在500~800HV之间,随着Ti元素的增加,涂层的平均硬度下降,未添加Ti时涂层的硬度为779.5HV0.2,而当Ti含量增加到x=2时,硬度降到529.8HV0.2。高熵合金涂层Ti0、Ti0.5、Ti1、Ti1.5、Ti2磨损率分别为0.7×E-5g/min、3.67×E-4g/min、2.23×E-4g/min、10.8×E-4g/min、18.9×E-4g/min,随着Ti含量的增大磨损率增大,耐磨性能降低;电化学实验表明:未添加Ti时,腐蚀电位为-526.914 mV,腐蚀电流为16.352uA,腐蚀电流较大,腐蚀电位较小(较负),耐腐蚀性能较差;而高熵合金Ti2FeCoCrWSi(x=2时)涂层腐蚀电位为-414.77 mV,腐蚀电流为2.067uA,涂层的腐蚀电位Ecoor最大(即最正),而腐蚀电流Icoor最小,说明高熵合金Ti2Fe CoCrWSi的耐腐蚀性能最好。高熵合金SiFeCoCrTi涂层组织为胞状枝状晶,主要由BCC相和金属间化合物构成,添加WC后,涂层中形成了致密细小的枝状晶,而且形成了大量的金属间化合物,如TiCo3、Co1.07Fe18.93。同时WC添加使得基材的稀释率降低,涂层的性能明显增强,其涂层平均硬度提升23%,涂层摩擦系数减小,磨损率减小,耐磨性能提高。高熵合金FeCoCrWSi涂层只形成了单一的BCC结构相,具有良好的表面性能。当向高熵合金中添加质量分数为0.5%Y2O3后,组织细化效果明显,涂层平均硬度提高到659.6HV0.2,磨损量和摩擦系数显著降低,具有很好的耐磨性能;然而当Y2O3的质量分数增加到1%时,部分组织出现了粗化,涂层的平均硬度也下降到了589.5HV0.2,磨损量和摩擦系数也增大,耐磨性能下降。
【关键词】：高熵合金 激光熔覆 涂层 组织 性能
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 第一章 绪论8-31
• 1.1 引言8-9
• 1.2 高熵合金9-15
• 1.2.1 高熵合金理论基础9-11
• 1.2.2 高熵合金特性11-15
• 1.3 高熵合金的制备方法15-17
• 1.4 高熵合金组织特点17-20
• 1.5 高熵合金的性能及应用20-24
• 1.5.1 高熵合金性能20-21
• 1.5.2 高熵合金的应用21-22
• 1.5.3 高熵合金国内外研究现状22-24
• 1.6 激光增材制造技术24-28
• 1.6.1 表面工程24-25
• 1.6.2 激光熔覆技术历史沿革25-27
• 1.6.3 激光熔覆制备高熵合金27-28
• 1.7 本文的研究意义及研究内容28-31
• 1.7.1 研究意义28-29
• 1.7.2 研究目的及内容29-30
• 1.7.3 工艺流程30-31
• 第二章 实验材料与试验方法31-37
• 2.1 实验材料31-33
• 2.1.1 实验基体材料31
• 2.1.2 高熵合金涂层成分设计31-33
• 2.2 试样的制备33-34
• 2.3 试验方法34-37
• 2.3.1 高熵合金涂层组织结构分析34-35
• 2.3.2 高熵合金涂层性能特性表征35-37
• 第三章 激光熔覆工艺参数的优化37-42
• 3.1 激光熔覆功率对高熵合金涂层组织的影响37-39
• 3.2 激光熔覆扫描速度对高熵合金涂层组织的影响39-42
• 第四章 实验结果与分析42-56
• 4.1 激光熔覆高熵合金TixFeCoCrWSi涂层的微观组织42-44
• 4.2 激光熔覆高熵合金TixFe Co Cr WSi涂层的物相分析。44-45
• 4.3 激光熔覆高熵合金TixFe Co Cr WSi涂层的微观结构分析及微区成分分析45-50
• 4.4 激光熔覆高熵合金TixFeCoCrWSi涂层的硬度50-51
• 4.5 激光熔覆高熵合金TixFeCoCrWSi涂层磨损性能51-53
• 4.6 激光熔覆高熵合金TixFe Co Cr WSi涂层电化学腐蚀性能53-56
• 第五章 WC颗粒对激光熔覆高熵合金SiFeCoCrTi涂层的组织及性能的影响56-61
• 5.1 高熵合金涂层微观组织分析56-58
• 5.2 高熵合金涂层性能研究58-61
• 5.2.1 高熵合金涂层的显微硬度58-59
• 5.2.2 高熵合金涂层的耐磨性能59-61
• 第六章 稀土氧化物Y2O3对激光熔覆高熵合金FeCoCrWSi涂层组织及性能的影响61-67
• 6.1 高熵合金涂层物相分析61
• 6.2 高熵合金熔覆层组织形貌61-64
• 6.3 高熵合金涂层的性能64-67
• 6.3.1 高熵合金涂层的显微硬度64
• 6.3.2 高熵合金涂层的耐磨性能64-67
• 第七章 结论及展望67-69
• 7.1 结论67-68
• 7.2 展望68-69
• 参考文献69-75
• 致谢75-76
• 攻读硕士学位期间科研成果76-77

【参考文献】

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本文编号：371823