采用激光熔覆技術(shù)在Q235鋼表面制備了CoCrFeNiMox（x=0.1、0.2、0.3）高熵合金涂層,考察了鉬含量對涂層性能的影響。通過掃描電鏡、X射線衍射儀、能譜儀和硬度儀表征了涂層的相結(jié)構(gòu)、微觀形貌、組織結(jié)構(gòu)、元素成分和顯微硬度,并進行了摩擦磨損試驗,研究了涂層的磨損機制。結(jié)果表明,CoCrFeNiMo0.1、CoCrFeNiMo0.2高熵合金涂層由fcc相組成,CoCrFeNiMo0.3高熵合金涂層則由fcc相和σ相組成。涂層的組織主要為樹枝晶,并存在Mo、Cr等元素的偏聚,在結(jié)合區(qū)附近容易產(chǎn)生裂縫等缺陷。隨著Mo元素增多,偏析現(xiàn)象得到緩解,缺陷明顯減少,且由于高熵合金晶格畸變效應(yīng)、σ相析出等因素的共同作用,涂層的硬度隨之不斷提升,摩擦因數(shù)、磨損質(zhì)量損失和磨損率不斷減小。CoCrFeNiMo0.3涂層的磨損質(zhì)量損失僅為CoCrFeNiMo0.1涂層的45%。通過三維形貌測量儀觀察磨痕可以發(fā)現(xiàn),涂層的磨損機制主要為磨粒磨損,CoCrFeNiMo0.1涂層還伴隨有黏著磨損。 

【文章來源】：電鍍與涂飾. 2020,39(17)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

Co Cr Fe Ni Mo0.2高熵合金粉末的微觀形貌及元素分布情況

隨著Mo元素增多，衍射峰強度整體減弱，這是因為組元原子在相互擴散過程中晶格扭曲所造成的漫散射效應(yīng)。此外，fcc相的晶格參數(shù)a也逐漸增大。這是Mo元素的原子半徑(1.40?)明顯大于其他元素的原子半徑[Co(1.25?)、Cr(1.28?)、Fe(1.26?)和Ni(1.24?)]所產(chǎn)生的晶格畸變效應(yīng)引起的。一般采用參數(shù)δ來描述原子半徑差，進而反映合金中晶格畸變效應(yīng)的劇烈程度。其表達式如式(1)[21]。其中，ri為組成元素的原子半徑，是平均原子半徑，ci是各組成元素的含量，N是組元數(shù)。經(jīng)過計算，Co Cr Fe Ni Mo0.1、Co Cr Fe Ni Mo0.2和Co Cr Fe Ni Mo0.3的δ分別為0.019 6、0.025 6和0.030 2�？梢奙o元素含量增加明顯提高了合金中的原子半徑差，加劇了晶格畸變效應(yīng)。

而從Co Cr Fe Ni Mox合金各區(qū)的EDS結(jié)果(見表2)可知枝晶內(nèi)Co和Ni元素富集，枝晶間Cr和Mo元素富集，并且隨著Mo元素增多，Co、Mo等元素的偏析現(xiàn)象得到緩解。結(jié)合EDS和XRD的結(jié)果分析，認為在Co Cr Fe Ni Mo0.3合金中枝晶內(nèi)主要為fcc結(jié)構(gòu)的固溶體，枝間晶則析出四方Cr Mo相(σ相)。根據(jù)電子空穴理論，Cr和Mo元素較大的電子空穴數(shù)是σ相形成的主要原因[22-23]。一般認為平均電子空穴數(shù)大于2.50時，合金易產(chǎn)生σ相。Co Cr Fe Ni Mo0.1、Co Cr Fe Ni Mo0.2和Co Cr Fe Ni Mo0.3的平均電子空穴數(shù)分別為2.46、2.50和2.57，因此在Co Cr Fe Ni Mo0.3合金內(nèi)部產(chǎn)生σ相的可能性較大。對于Co Cr Fe Ni Mo0.1和Co Cr Fe Ni Mo0.2來說，其元素偏析現(xiàn)象可能是在冷卻過程中，晶粒內(nèi)產(chǎn)生調(diào)幅分解所引起的。

【參考文獻】：
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本文編號：3021229