本文關(guān)鍵詞：純銅表面原位制備高熵合金涂層的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：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(qiáng)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(guān)注。表面機(jī)械研磨處理(Surface Mechanical Attrition Treatment,SMAT)是一種強(qiáng)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(kuò)散距離;同時在表面納米晶層中存在較多的缺陷,為擴(kuò)散提供通道。在機(jī)械合金化(Mechanical alloying,MA)過程中,球罐內(nèi)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(jìn)行分析,探索不同工藝參數(shù)對涂層的組織結(jié)構(gòu)的影響,以獲取最佳的制備工藝,并分析了涂層的形成機(jī)理。研究結(jié)果表明:球磨一定的時間后,等原子比NiCo,NiCo Fe,NiCoFeCr,Ni CoFeCu和NiCoFeCrCu合金最終都形成了單相FCC結(jié)構(gòu)的固溶體。合金組元越多,形成固溶體所需的時間就越長。適當(dāng)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(zhuǎn)速為500rpm,球磨時間達(dá)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(kuò)散而形成冶金結(jié)合。涂層的形成主要經(jīng)歷了合金粉末的鑲嵌,冷焊,擴(kuò)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,可形成平均厚度約為100μm較連續(xù)致密的NiCo涂層,與基體結(jié)合較好,界面處基體和涂層內(nèi)各元素間發(fā)生了互擴(kuò)散。表面復(fù)合涂層的微觀結(jié)構(gòu)演變過程為:類似三明治的層狀結(jié)構(gòu)逐漸變?yōu)榫鶆虻暮辖饘�。純銅SMAT過程中添加NiCoFeCuCr高熵合金粉末,經(jīng)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(jié)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(chǎn)生加工硬化導(dǎo)致涂層內(nèi)萌生裂紋。
【關(guān)鍵詞】：高熵合金 表面機(jī)械研磨處理 機(jī)械合金化 涂層
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSRTACT5-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 高熵合金11-17
• 1.1.1 高熵合金的發(fā)展概況11-12
• 1.1.2 高熵合金形成固溶體的條件12-14
• 1.1.3 高熵合金的制備方法14-15
• 1.1.4 NiCoFeCuCr系高熵合金15-17
• 1.2 機(jī)械合金化制備高熵合金17-22
• 1.2.1 機(jī)械合金化技術(shù)概況17
• 1.2.2 機(jī)械合金化法制備高熵合金的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.2.3 基于MA制備涂層的研究現(xiàn)狀18-22
• 1.3 表面機(jī)械研磨處理方法22-23
• 1.3.1 表面機(jī)械研磨處理22-23
• 1.3.2 基于SMAT制備涂層的研究現(xiàn)狀23
• 1.4 選題意義和研究內(nèi)容23-25
• 第二章 機(jī)械合金化制備NiCoFeCuCr高熵合金25-37
• 2.1 引言25
• 2.2 實驗材料、設(shè)備及方法25-29
• 2.2.1 實驗材料25-28
• 2.2.2 實驗設(shè)備及方法28
• 2.2.3 表征方法28-29
• 2.3 實驗結(jié)果及討論29-36
• 2.3.1 NiCo29-30
• 2.3.2 NiCoFe30-31
• 2.3.3 NiCoFeCr31
• 2.3.4 NiCoFeCu31-32
• 2.3.5 NiCoFeCrCu32-33
• 2.3.6 相形成規(guī)律33-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 第三章 基于MA制備NiCoFeCuCr高熵合金涂層37-55
• 3.1 引言37
• 3.2 實驗材料、設(shè)備及方法37-39
• 3.2.1 實驗材料37-38
• 3.2.2 實驗設(shè)備及方法38
• 3.2.3 表征方法38-39
• 3.3 添加原始混合粉末39-44
• 3.3.1 表面宏觀形貌39
• 3.3.2 物相分析39-40
• 3.3.3 涂層形貌及成分分析40-44
• 3.4 添加HEA粉末44-53
• 3.4.1 表面宏觀形貌44-45
• 3.4.2 物相分析45-47
• 3.4.3 涂層形貌及成分分析47-53
• 3.5 涂層形成機(jī)理53-54
• 3.6 本章小結(jié)54-55
• 第四章 基于SMAT制備高熵合金涂層55-77
• 4.1 引言55
• 4.2 實驗材料、設(shè)備及方法55-58
• 4.2.1 實驗材料55-56
• 4.2.2 實驗設(shè)備及方法56-57
• 4.2.3 表征方法57-58
• 4.3 Cu基/NiCoFeCuCr涂層58-64
• 4.3.1 表面宏觀形貌58-59
• 4.3.2 物相分析59-60
• 4.3.3 涂層形貌及成分分析60-64
• 4.4 Cu基板/AlZrNiCo涂層64-70
• 4.4.1 表面宏觀形貌64-65
• 4.4.2 物相分析65-67
• 4.4.3 涂層形貌及成分分析67-70
• 4.5 Cu基/NiCo涂層70-75
• 4.5.1 表面宏觀形貌70-71
• 4.5.2 物相分析71-72
• 4.5.3 涂層形貌及成分分析72-75
• 4.6 涂層形成機(jī)理分析75-76
• 4.7 本章小結(jié)76-77
• 第五章 結(jié)論與展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-89
• 致謝89-91
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文91

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 梁芳慧;鈦及其合金涂層的生物仿生方法[J];鈦工業(yè)進(jìn)展;2000年05期

2 吳全興;;熔融氯化物中非均相反應(yīng)制取鈦合金涂層[J];稀有金屬快報;2006年07期

3 閆風(fēng)潔;李辛庚;孫偉;;電力接地網(wǎng)用銅鋁偽合金涂層材料[J];腐蝕與防護(hù);2010年04期

4 張雪輝;林晨光;崔舜;李增德;胡曉康;;鎢及其合金涂層的研究現(xiàn)狀[J];兵工學(xué)報;2013年03期

5 彭佳;顏子博;;多主元高熵合金涂層的研究進(jìn)展[J];表面技術(shù);2013年06期

6 黃華j,蒙必勝;鋼齒輪表面合金涂層的顯微結(jié)構(gòu)和接觸疲勞強(qiáng)度研究[J];機(jī)械傳動;2000年04期

7 林翠,杜楠,趙晴,尹茂生,張瑞之;電子束蒸發(fā)鍍鋁鉻合金涂層研究[J];南昌航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報;2000年04期

8 金君;董晨竹;徐東;高玉新;;電火花沉積Ni基合金涂層的摩擦磨損特性[J];表面技術(shù);2011年06期

9 牛雪蓮;王立久;孫丹;董晶亮;李長明;;電子束蒸發(fā)沉積Al-Fe-Co-Cr-Ni-Cu高熵合金涂層耐蝕性研究[J];大連理工大學(xué)學(xué)報;2013年05期

10 齊寶森,王志,徐英,張剛,王成國;機(jī)械合金化制備磨球表面鉻鋁合金涂層[J];金屬熱處理;2005年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 饒群力;王浩偉;王鵬;周堯和;;高硬度鎳鉬硼合金涂層的研究[A];2000年材料科學(xué)與工程新進(jìn)展（上）——2000年中國材料研討會論文集[C];2000年

2 李小周;黃華梁;;表面合金涂層提高鑄鐵齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度研究[A];面向制造業(yè)的自動化與信息化技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計的基礎(chǔ)技術(shù)——2001年中國機(jī)械工程學(xué)會年會暨第九屆全國特種加工學(xué)術(shù)年會論文集[C];2001年

3 趙程;田豐;彭紅瑞;;等離于弧熔覆鎳基合金涂層的研究[A];第四屆全國表面工程學(xué)術(shù)交流大會論文集[C];2001年

4 董祥林;;感應(yīng)熔結(jié)合金涂層的結(jié)構(gòu)及其耐磨性[A];第六屆全國摩擦學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集（上冊）[C];1997年

5 吳萍;;均勻液滴噴射技術(shù)在合金涂層中的應(yīng)用[A];TFC'07全國薄膜技術(shù)學(xué)術(shù)研討會論文摘要集[C];2007年

6 張海軍;熊河根;;真空電弧離子鍍沉積Ni基合金涂層的研究[A];中國真空學(xué)會五屆三次理事會暨學(xué)術(shù)會議論文集[C];2002年

7 劉存;趙衛(wèi)民;王勇;艾華;信若飛;;電弧噴涂鋅鋁偽合金涂層腐蝕電化學(xué)行為研究[A];第八屆全國表面工程學(xué)術(shù)會議暨第三屆青年表面工程學(xué)術(shù)論壇論文集（六）[C];2010年

8 張增志;韓桂泉;付躍文;程國清;;感應(yīng)熔涂NiCrBSi合金涂層抗腐蝕及磨損特性[A];2002年材料科學(xué)與工程新進(jìn)展（上）——2002年中國材料研討會論文集[C];2002年

9 魏敏;周新遠(yuǎn);宋占永;趙可可;汪勇;于鶴龍;;高熵合金涂層激光熔覆成形機(jī)理研究初探[A];2011年全國青年摩擦學(xué)與表面工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

10 于華;張柯柯;石紅信;王要利;邱然峰;;電火花沉積CoCr、WC合金涂層的界面行為研究[A];第十五次全國焊接學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 徐鵬;激光熔覆Fe17Mn5Si10Cr5Ni記憶合金涂層及其組織與性能研究[D];大連海事大學(xué);2014年

2 蔣穹;基于達(dá)克羅技術(shù)的Zn-Al基合金涂層的制備及耐蝕機(jī)制研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

3 王傳琦;機(jī)械振動作用下激光熔覆鎳基合金涂層凝固組織及應(yīng)力控制研究[D];昆明理工大學(xué);2013年

4 黃燦;鈦合金表面激光熔覆TiCrAlSi系多主元合金涂層的研究[D];北京有色金屬研究總院;2012年

5 張敏;α-Al_2O_3/Al-Cr合金涂層的低溫制備及相關(guān)機(jī)理研究[D];浙江大學(xué);2015年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 于瑤;熔鹽電脫氧法制備合金涂層的研究[D];河北聯(lián)合大學(xué);2014年

2 張良;Fe-Cr-Si系合金涂層的組織與性能研究[D];河北聯(lián)合大學(xué);2014年

3 姬紅;高頻感應(yīng)熔覆鐵基合金涂層的組織與性能研究[D];山東大學(xué);2015年

4 曠云峰;鋁合金表面激光熔覆AlFeMnSi系多主元合金涂層的組織與性能研究[D];重慶理工大學(xué);2015年

5 王龍;高熵合金涂層的微結(jié)構(gòu)與耐腐蝕性能研究[D];四川理工學(xué)院;2015年

6 周亞茹;電沉積Ni金屬涂層和Ni-P合金涂層失效過程的宏觀—微區(qū)電化學(xué)比較研究[D];浙江大學(xué);2016年

7 李智龍;純銅表面原位制備高熵合金涂層的研究[D];太原理工大學(xué);2016年

8 邱鵬;電弧噴涂鋅鋁基合金涂層的耐腐蝕性能研究[D];河北工程大學(xué);2014年

9 楊蘭;銅鋅合金涂層的制備及其組織性能研究[D];西安石油大學(xué);2014年

10 張琦;低電極電位鋅鎳合金涂層的制備與性能研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：純銅表面原位制備高熵合金涂層的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：375024