硬質(zhì)相WC和TiC對激光熔覆高熵合金MoFeCrTiW涂層組織與性能的影響.pdf

1、為獲得高性能的涂層材料，本課題結(jié)合高熵合金設(shè)計理念，采用激光熔覆技術(shù)在Q235鋼表面制備高熵合金MoFeCrTiW涂層材料，同時研究了不同含量的硬質(zhì)相WC及TiC對高熵合金組織與性能的影響。利用金相顯微鏡（OM）、X射線衍射儀（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、能譜分析（EDS）、顯微硬度計、環(huán)-塊對磨滑動摩擦試驗機及電化學工作站分別研究了高熵合金體系MoFeCrTiW（WC）×（x為質(zhì)量百分比，分別為10％、20%、30%）和MoF

2、eCrTiW（TiC)y（y為質(zhì)量百分比，分別為5%、10%、15%）的微觀組織、物相、微區(qū)成分及元素分布、硬度、耐磨性能及耐蝕性能。
　　高熵合金MoFeCrTiW（WC）×研究結(jié)果表明，高熵合金MoFeCrTiW涂層由枝晶構(gòu)成。隨著WC的添加，涂層中出現(xiàn)了比較細小的胞狀晶。當WC含量為10%時，涂層中形成粗大枝狀晶，且由BCC固溶組織及大量的金屬間化合物（TiCr、TiCr及Fe9.64Ti0.36）構(gòu)成，涂層平均硬度為508

3、HV0.2，相比未添加前涂層，硬度反而降低，耐磨性能有所下降。當WC含量為20%時，涂層以細小的胞狀晶為主，由BCC固溶相及金屬間化合物構(gòu)成，其中金屬間化合物TiCr衍射強度減弱，金屬間化合物含量減小，涂層的平均硬度為539.5HV0.2，較10%WC有所提高，且涂層摩擦系數(shù)較小，耐磨性能提高。當WC含量為30%時，涂層晶粒細小致密，元素Mo、Ti、W主要在枝晶內(nèi)富集，F(xiàn)e、Cr枝晶間含量較高；涂層中金屬化合物（如TiCr、TiCr2等

4、）含量明顯減少，同時涂層中出現(xiàn)少量彌散分布的WC顆粒，硬度達到最高（約為657HV0.2），摩擦系數(shù)較低（約為0.25），磨損量減少,耐磨性能提高；電化學實驗表明，其涂層的自腐蝕電流密度變大，自腐蝕電位減小，耐腐蝕性能降低。
　　高熵合金MoFeCrTiW（TiC)y研究結(jié)果表明，當向高熵合金MoFeCrTiW材料中添加5%TiC時，涂層中組織不僅形成了樹枝晶，同時還形成等軸胞狀晶；涂層的平均硬度526.6HV0.2，耐磨性能較低

5、。同時由于TiC含量的增加，TiC顆粒彌散分布于涂層內(nèi)；枝晶內(nèi)富集Mo、Ti、W，枝晶間富集Fe、Cr、C，高熵合金涂層平均硬度（655.85HV0.2），硬度升高明顯，耐磨性能提高。當TiC添加量為10%時，涂層組織由枝晶和少量的胞狀晶組成。XRD衍射結(jié)果表明，金屬間化合物減少，涂層的平均硬度為505.73HV0.2，硬度降低，耐磨性能較差。當TiC添加量為15%時，涂層晶粒細小，枝晶向四周生長，涂層的耐腐蝕性能較未添加的高熵合金涂層