304不銹鋼激光熔覆高熵合金涂層組織與性能研究.pdf

1、人們普遍認(rèn)為合金是由一種主要元素充當(dāng)基體，在基體中加入少量其他元素來調(diào)控材料的性能。然而，高熵合金突破了傳統(tǒng)合金的設(shè)計(jì)理念，由至少5種元素組成，且每種元素的原子百分比在5％到35％之間。高熵合金引起了很多研究人員的興趣并且顯示出充滿前景的性能，如高的硬度和良好的耐磨性。
　　在本篇文章中，高熵合金涂層Al2CrFeNiMox和AlCrFeNiMo0.5Nbx通過激光熔覆的方法在304不銹鋼的表面制得。涂層的相組成和微觀組織由XRD

2、衍射儀、金相顯微鏡(OM)和掃描電鏡(SEM)測量。合金中各個(gè)微區(qū)的元素分布通過能譜儀(EDS)進(jìn)行測量，最后對涂層的顯微硬度和滑動(dòng)磨損行為進(jìn)行測試分析。
　　研究結(jié)果表明:合金涂層由熔覆區(qū)、結(jié)合區(qū)和熱影響區(qū)組成。高熵合金Al2CrFeNiMox由兩相BCC固溶體組成并且熔覆區(qū)主要是等軸晶粒。隨著Mo含量的增加，熔覆層的等軸晶粒變得粗大。除此以外，當(dāng)Mo含量達(dá)到1.5時(shí)，在枝晶間可以觀察到部分共晶組織。高熵合金涂層的表面硬度呈現(xiàn)一

3、個(gè)線性趨勢，隨著Mo含量的增加，Al2CrFeNiMo2表面的硬度達(dá)到最大值678HV，其硬度約是基體硬度(243HV)的3倍。與基體對比，高熵合金涂層的耐磨性得到了明顯的提高，隨著Mo含量的增加，基體和涂層的磨痕寬度和深度呈現(xiàn)一個(gè)先下降后上升的趨勢，特別是Al2CrFeNiMo1合金，其最低的磨痕寬度和最少的重量損失(9.8mg)說明它的耐磨性是最好的。
　　高熵合金AlCrFeNiMo0.5Nbx由BCC固溶體和富含Nb的La

4、ves相組成。當(dāng)Nb含量在0-1.0時(shí)，熔覆層的組織為枝晶。隨著Nb含量的增加初生相BCC尺寸在減小，枝晶間的Laves相尺寸在增大，當(dāng)Nb含量達(dá)到1.5后，合金的組織主要為等軸晶粒，且初生相為Laves相。隨著Nb含量的增加，涂層的硬度也在持續(xù)上升，當(dāng)Nb含量為1.5時(shí)，涂層的最高硬度達(dá)到了684.8HV。隨著Nb含量的增加，磨痕寬度和深度逐漸下降，與合金的磨損量變化趨勢一致，當(dāng)Nb含量為1.5時(shí)，磨損量最低，為8.7mg，說明它的耐