激光熔覆CoCrFeNi系复相高熵合金工艺及高温摩擦磨损性能
编号:144 稿件编号:187 访问权限:仅限参会人 更新:2022-09-20 14:12:29 浏览:573次 特邀报告

报告开始:2023年04月22日 20:00 (Asia/Shanghai)

报告时间:20min

所在会议:[MC-22B] 摩擦学表面工程论坛22日晚B » [MC-22B] 摩擦表面工程论坛22日晚场B

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摘要
激光熔覆作为一种新兴的表面修复和再制造技术,表现出巨大的经济效益,具有广阔的应用前景。其中高熵合金表现出优异的综合性能,特别适用于作为防护材料应用于表面改性技术。本文采用成分设计方法研究CoCrFeNi系高熵合金调控第二相析出,从而获得不同尺度软硬相混合的非均匀组织,并进一步采用超声表面滚压强化了涂层表面。以期通过复相微观组织结构设计和表面纳米强化共同提高合金层的韧性、硬度以及耐磨性。
通过分别向CoCrFeNi高熵合金掺杂Nb和W元素制备了具有多尺度层片混合结构的共晶高熵合金。CoCrFeNiNbx高熵合金涂层由FCC固溶体相以及Laves相组成;随着Nb原子浓度的提高,涂层中Laves相的体积分数逐渐增大,涂层的微观组织结构逐渐从单一的FCC固溶体相(x=0)转变为亚共晶组织(x=0.25),然后转变为完全共晶组织(x=0.5),最后转变为过共晶组织(x=0.75,1.0),初生相由FCC相转变为Laves相。在固溶强化、第二相强化和边界强化的共同影响下,涂层的平均硬度由251.1 HV提高到574.2 HV。在高熵合金涂层RT-800 ℃的摩擦测试中,Nb0.75涂层由于氧化釉质层的形成在800 ℃表现出优异的耐磨性。CoCrFeNiWx涂层由FCC固溶体相,具有拓扑致密结构的μ相和未融化的W相组成;W元素的持续掺杂导致析出的μ相从W颗粒附近向远处延伸,μ相的体积分数逐渐增大。W1.0涂层转变为亚共晶结构,枝晶间为由FCC相和μ相交替组成的层片状共晶结构。在以第二相强化为主的作用下, CoCrFeNiW高熵合金涂层的硬度提升到374.4 HV。在对CoCrFeNiW高熵合金的热稳定测试中发现FCC相在500 ℃时开始脱溶,在900 ℃退火后呈现为完全脱溶状态,而μ相在RT-900 ℃的退火过程中保持稳定。在高温摩擦磨损测试中,由于软硬相交替的结构使高熵合金均表现出优异的耐磨性,但由于WO3的升华破坏了氧化膜,CoCrFeNiW在800 ℃下的耐磨性降低。
通过激光熔覆制备了Ti和Mo元素掺杂的CoCrFeMnNi高熵合金涂层,Ti的添加促进了TiC第二相强化颗粒的形成,Mo掺杂的高熵合金涂层仍为单一FCC相结构。超声表面滚压后,涂层的相结构未发生变化,但降低了涂层的面粗糙度,提高了残余压应力和显微硬度。超声表面滚压处理对Mo掺杂的涂层表现出更明显的效果。在摩擦磨损测试中,超声表面滚压提高了Ti掺杂涂层的耐磨性,但由于磨损机制的转变和表面脆性的增大,超声表面滚压后Mo掺杂的高熵合金涂层的磨损率反而急剧上升。
 
关键字
激光熔覆;高熵合金;耦合结构;多尺度效应;摩擦磨损
报告人
刘昊
副教授 中国矿业大学

稿件作者
刘昊 中国矿业大学
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