純銅表面原位制備高熵合金涂層的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、高熵合金(High entropy alloy,HEA)一般是由五種或五種以上的元素按照等原子比或接近等原子比合金化,其中主要元素的原子百分比介于5%與35%之間,而次要元素含量則小于5%,其混合熵高于合金的融化熵,形成簡單固溶體的一類合金。高熵合金具有高強度、高硬度、耐高溫氧化、高耐磨耐腐蝕性、高電阻率、高熱阻、耐高溫軟化等優(yōu)異的性能而備受關注。表面機械研磨處理(Surface Mechanical Attrition Treatme

2、nt,SMAT)是一種強烈塑性變形的方法,通過彈丸多方向連續(xù)撞擊金屬表面,可在表面原位制備無污染、無孔隙、與基體無明顯界面的納米晶層。純銅在 SMAT處理后,表層可形成流變組織,縮短原子的擴散距離;同時在表面納米晶層中存在較多的缺陷,為擴散提供通道。在機械合金化(Mechanical alloying,MA)過程中,球罐內壁粉末沉積及磨球表面被粉末包覆的現(xiàn)象為金屬原位制備合金涂層提供了新思路。因此采用MA和SMAT可在塊體金屬表面原位制

3、備合金涂層。
  本文基于MA和SMAT在純銅表面原位制備高熵合金涂層,采用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)和能譜儀(EDS)對涂層的物相、顯微組織及成分進行分析,探索不同工藝參數(shù)對涂層的組織結構的影響,以獲取最佳的制備工藝,并分析了涂層的形成機理。研究結果表明:
  球磨一定的時間后,等原子比 NiCo,NiCoFe,NiCoFeCr,NiCoFeCu和NiCoFeCrCu合金最終都形成了單相FCC結構的固

4、溶體。合金組元越多,形成固溶體所需的時間就越長。
  適當延長球磨時間有利于提高涂層的厚度和致密度。添加NiCoFeCrCu高熵合金粉末,球料比為10:1,轉速為500rpm,球磨時間達到5 h時,涂層最為致密,厚度約為40μm,且此時涂層與基體之間發(fā)生擴散而形成冶金結合。涂層的形成主要經歷了合金粉末的鑲嵌,冷焊,擴散和涂層的加工硬化四個階段。
  純銅SMAT過程中添加等原子比NiCo合金原始粉末,研磨處理4h,可形成平均

5、厚度約為100μm較連續(xù)致密的 NiCo涂層,與基體結合較好,界面處基體和涂層內各元素間發(fā)生了互擴散。表面復合涂層的微觀結構演變過程為:類似三明治的層狀結構逐漸變?yōu)榫鶆虻暮辖饘印?br>  純銅 SMAT過程中添加 NiCoFeCuCr高熵合金粉末,經過加粉SMAT30min→去粉 SMAT30min一次循環(huán)處理后,粉末嵌入基體表面,形成的涂層與基體結合緊密但不連續(xù)。二次循環(huán)處理后,涂層連續(xù),平均厚度約為50μm,但表面產生加工硬化導致

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