06Cr19Ni10表面氬弧熔覆CoCrFeMnNi系高熵合金涂層研究.pdf

1、被廣泛關(guān)注的高熵合金突破了傳統(tǒng)合金設(shè)計理論的桎梏，以其簡單的結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的性能被眾多研究者看作是極具應(yīng)用潛力的表面熔覆材料。本文采用氬弧熔覆的方法，在06Cr19Ni10不銹鋼表面制備CoCrFeMnNi系高熵合金熔覆涂層。計算該體系各高熵合金的原子半徑差參數(shù)、混合焓與混合熵，并綜合二因素、三因素對各高熵合金的相形成進(jìn)行定性預(yù)測。采用X射線衍射儀、掃描電鏡、能譜儀、顯微硬度計等設(shè)備分別對CoCrFeMnNbxNi、CoCrFeMnMoxN

2、i、CoCrFeMnNiWx（x=0.5，1.0，1.5，2.0;摩爾比）高熵合金涂層的組織結(jié)構(gòu)、微區(qū)成分、顯微硬度進(jìn)行系統(tǒng)研究，并對其耐磨性、耐蝕性進(jìn)行探討。研究表明:
　　經(jīng)二因素，三因素計算，CoCrFeMnNbxNi、CoCrFeMnMoxNi、CoCrFeMnNiWx(x=0.5，1.0，1.5，2.0)三個體系的高熵合金全部符合固溶體型高熵合金的范圍。
　　CoCrFeMnNbxNi高熵合金涂層主要由FCC固溶體

3、與Laves相構(gòu)成。CoCrFeMnNbNi、CoCrFeMnNb1.5Ni高熵合金涂層中片層狀團(tuán)簇組織的片層間距可達(dá)納米級別，后者有納米級別的顆粒組織析出。硬度最高的CoCrFeMnNb2Ni高熵合金涂層的平均顯微硬度可達(dá)700HV0.2以上。該體系所有高熵合金涂層的耐磨性均優(yōu)于06Cr19Ni10的，CoCrFeMnNb2Ni高熵合金涂層耐磨性最佳。在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5％的NaCl溶液中，該體系所有高熵合金涂層的耐蝕性均優(yōu)于06Cr1

4、9Ni10的。耐蝕性最佳的CoCrFeMnNb1.5Ni高熵合金涂層的自腐蝕電流密度比06Cr19Ni10小一個數(shù)量級。
　　CoCrFeMnMoxNi高熵合金涂層主要由FCC固溶體與Rhombohedral固溶體構(gòu)成。CoCrFeMnMoNi高熵合金涂層的片層狀團(tuán)簇組織的片層間距為亞微米級別至納米級別。CoCrFeMnMo1.5Ni高熵合金涂層最精細(xì)區(qū)域組織的片層間距可達(dá)120nm左右。CoCrFeMnMo2Ni高熵合金涂層中有

5、納米組織析出。硬度最高的CoCrFeMnMo2Ni高熵合金涂層的平均顯微硬度可達(dá)700 HV0.2以上。該體系所有高熵合金涂層的耐磨性均優(yōu)于06Cr19Ni10的，CoCrFeMnMoNi、CoCrFeMnMo2Ni高熵合金涂層均具有較佳的耐磨性，CoCrFeMnMo2Ni高熵合金涂層耐磨性最佳。在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5％的NaCl溶液中，該體系所有高熵合金涂層的耐蝕性均優(yōu)于06Cr19Ni10的。CoCrFeMnMo1.5Ni、CoCrFe

6、MnMo2Ni高熵合金涂層的自腐蝕電流密度均比06Cr19Ni10小一個數(shù)量級，后者可以在介質(zhì)中鈍化。
　　CoCrFeMnNiWx高熵合金涂層主要由FCC固溶體、η相與M23C6構(gòu)成。CoCrFeMnNiW、CoCrFeMnNiW1.5高熵合金涂層中η相、M23C6分別與FCC固溶體形成兩種魚骨狀共晶體，但后者的顯微組織更加精細(xì)，CoCrFeMnNiW2高熵合金涂層中粗大化的η相單獨析出。硬度最高的CoCrFeMnNiW1.5、

7、CoCrFeMnNiW2高熵合金涂層的平均顯微硬度均在700 HV0.2以上。該體系所有高熵合金涂層的耐磨性均優(yōu)于06Cr19Ni10的，CoCrFeMnNiW、CoCrFeMnNiW1.5、CoCrFeMnNiW2高熵合金涂層均具有優(yōu)異的耐磨性，CoCrFeMnNiW2高熵合金涂層耐磨性最佳。在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5％的NaCl溶液中，除CoCrFeMnNiW高熵合金涂層外，該體系其它涂層的自腐蝕電流密度與06Cr19Ni10均在同一數(shù)量級