TiC對(duì)氬弧熔覆FeAlCoCrCuTi 0.4 高熵合金涂層組織和耐磨性影響
發(fā)布時(shí)間：2021-03-11 07:57
利用氬弧熔覆技術(shù)在Q235鋼表面制備了TiC-FeAlCoCrCuTi0.4復(fù)合涂層,研究了TiC對(duì)FeAlCoCrCuTi0.4顯微組織和性能的影響。結(jié)果表明:復(fù)合涂層僅由體心立方相（Fe-Cr固溶體）和增強(qiáng)相TiC組成,無其他物質(zhì)生成。隨TiC添加量增多,組織呈現(xiàn)出由晶粒細(xì)化至晶界消失的變化。涂層硬度隨TiC增多而變大,當(dāng)TiC=35%時(shí),最大硬度為1077.44HV。添加35%TiC涂層耐磨性可達(dá)到FeAlCoCrCuTi0.4的2.27倍。在石油介質(zhì)中TiC=35%涂層耐蝕性、耐沖蝕磨損性比FeAlCoCrCuTi0.4涂層分別提高了1.26倍和1.41～1.75倍。
【文章來源】：材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2020,38(04)北大核心
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
預(yù)制塊放置
從圖3涂層的顯微組織照片可知，涂層由灰、黑和白三相組成。當(dāng)TiC含量較少時(shí)，其在組織中分布不明顯，涂層由不規(guī)則網(wǎng)格狀組織構(gòu)成。隨TiC含量增多，網(wǎng)格狀組織逐漸消失，黑色TiC以顆粒狀和枝晶狀彌散分布在涂層中。當(dāng)TiC=35%時(shí)，增強(qiáng)相分布狀態(tài)最均勻，網(wǎng)格狀組織完全消失不見。添加TiC后，由于TiC在凝固過程中的非均勻形核使其對(duì)晶粒的細(xì)化作用十分明顯。結(jié)合圖4和表3EDS能譜結(jié)果分析可知，A區(qū)域?yàn)門iC增強(qiáng)相，B區(qū)域?qū)?yīng)為FeAlCoCrCuTi0.4合金基體，C為富Cu偏析區(qū)。圖4中A區(qū)域的枝晶狀TiC是連續(xù)長(zhǎng)大的結(jié)果，且連續(xù)長(zhǎng)大的生長(zhǎng)速度較快，所以枝晶狀TiC較大，尺寸達(dá)到了10μm左右。B區(qū)域中除Fe、C元素較多外，其余各元素分布相對(duì)均勻，其中Fe、C含量增多則是由高溫下基體Q235的稀釋作用引起。C區(qū)域Cu元素的偏析是因?yàn)椋涸亻g混合焓的大小可以顯示原子間的結(jié)合能力，通常混合焓越負(fù)，原子結(jié)合能力越強(qiáng)。Cu-Fe、Cu-Al、Cu-Cr和Cu-Co的混合焓分別為13,-1,12和6kJ/mol，混合焓較大，所以Cu元素在合金凝固進(jìn)程中與其他元素發(fā)生排斥，于晶界處產(chǎn)生偏析。
表4為不同含量TiC復(fù)合涂層的表面硬度。從表可見，隨TiC含量增多，涂層硬度逐漸提高，在TiC=35%時(shí)，硬度值達(dá)到最大，為1007.44 HV。分析認(rèn)為涂層具有高硬度值有如下幾方面原因：首先涂層在高熵效應(yīng)作用下主要由大量的硬質(zhì)BCC相構(gòu)成，BCC固溶體相的存在是使涂層具有高硬度的根本；另外涂層組成元素較多，原子半徑差異較大，尤其是Al、Ti元素的存在產(chǎn)生了嚴(yán)重晶格畸變，使固溶效果進(jìn)一步強(qiáng)化，硬度有所提升；大量陶瓷增強(qiáng)相TiC彌散分布在涂層中，且TiC與FeAlCoCrCuTi0.4基體合金熱膨脹系數(shù)不同，二者收縮不一致以致于增強(qiáng)相和基體合金的結(jié)合處存在較大應(yīng)力，造成位錯(cuò)密度增加，硬度上升；此外，在氬弧熔覆的快速凝固快速冷卻下，晶粒平均尺寸較小，在細(xì)晶強(qiáng)化作用下，硬度也會(huì)提升。3.3 耐磨性分析
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高熵合金材料研究進(jìn)展（英文）[J]. 張蔚冉,Peter K.Liaw,張勇. Science China Materials. 2018(01)
[2]等離子熔覆原位自生NbC/高熵合金顯微組織研究[J]. 王智慧,王虎,賀定勇,崔麗,蔣建敏,周正,趙秋穎. 稀有金屬材料與工程. 2015(12)
[3]氬弧熔覆技術(shù)特點(diǎn)及研究現(xiàn)狀[J]. 馬壯,李劍,張璐,陶瑩. 熱加工工藝. 2012(10)
[4]Q235鋼表面反應(yīng)火焰噴涂TiB2/Mo2FeB2復(fù)相陶瓷涂層的耐蝕性[J]. 馬壯,潘銳,李智超,董世知,王偉. 材料保護(hù). 2011(12)
[5]具有低自腐蝕電位的AlMgZnSnPbCuMnNi高熵合金的制備及其電化學(xué)性能[J]. 宋春暉,甘章華,盧志紅,陳漢杰,黃峰. 材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2011(05)
碩士論文
[1]原位自生高熵合金基復(fù)合材料組織及性能的研究[D]. 盧素華.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008
本文編號(hào)：3076140
【文章來源】：材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2020,38(04)北大核心
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
預(yù)制塊放置
從圖3涂層的顯微組織照片可知，涂層由灰、黑和白三相組成。當(dāng)TiC含量較少時(shí)，其在組織中分布不明顯，涂層由不規(guī)則網(wǎng)格狀組織構(gòu)成。隨TiC含量增多，網(wǎng)格狀組織逐漸消失，黑色TiC以顆粒狀和枝晶狀彌散分布在涂層中。當(dāng)TiC=35%時(shí)，增強(qiáng)相分布狀態(tài)最均勻，網(wǎng)格狀組織完全消失不見。添加TiC后，由于TiC在凝固過程中的非均勻形核使其對(duì)晶粒的細(xì)化作用十分明顯。結(jié)合圖4和表3EDS能譜結(jié)果分析可知，A區(qū)域?yàn)門iC增強(qiáng)相，B區(qū)域?qū)?yīng)為FeAlCoCrCuTi0.4合金基體，C為富Cu偏析區(qū)。圖4中A區(qū)域的枝晶狀TiC是連續(xù)長(zhǎng)大的結(jié)果，且連續(xù)長(zhǎng)大的生長(zhǎng)速度較快，所以枝晶狀TiC較大，尺寸達(dá)到了10μm左右。B區(qū)域中除Fe、C元素較多外，其余各元素分布相對(duì)均勻，其中Fe、C含量增多則是由高溫下基體Q235的稀釋作用引起。C區(qū)域Cu元素的偏析是因?yàn)椋涸亻g混合焓的大小可以顯示原子間的結(jié)合能力，通常混合焓越負(fù)，原子結(jié)合能力越強(qiáng)。Cu-Fe、Cu-Al、Cu-Cr和Cu-Co的混合焓分別為13,-1,12和6kJ/mol，混合焓較大，所以Cu元素在合金凝固進(jìn)程中與其他元素發(fā)生排斥，于晶界處產(chǎn)生偏析。
表4為不同含量TiC復(fù)合涂層的表面硬度。從表可見，隨TiC含量增多，涂層硬度逐漸提高，在TiC=35%時(shí)，硬度值達(dá)到最大，為1007.44 HV。分析認(rèn)為涂層具有高硬度值有如下幾方面原因：首先涂層在高熵效應(yīng)作用下主要由大量的硬質(zhì)BCC相構(gòu)成，BCC固溶體相的存在是使涂層具有高硬度的根本；另外涂層組成元素較多，原子半徑差異較大，尤其是Al、Ti元素的存在產(chǎn)生了嚴(yán)重晶格畸變，使固溶效果進(jìn)一步強(qiáng)化，硬度有所提升；大量陶瓷增強(qiáng)相TiC彌散分布在涂層中，且TiC與FeAlCoCrCuTi0.4基體合金熱膨脹系數(shù)不同，二者收縮不一致以致于增強(qiáng)相和基體合金的結(jié)合處存在較大應(yīng)力，造成位錯(cuò)密度增加，硬度上升；此外，在氬弧熔覆的快速凝固快速冷卻下，晶粒平均尺寸較小，在細(xì)晶強(qiáng)化作用下，硬度也會(huì)提升。3.3 耐磨性分析
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高熵合金材料研究進(jìn)展（英文）[J]. 張蔚冉,Peter K.Liaw,張勇. Science China Materials. 2018(01)
[2]等離子熔覆原位自生NbC/高熵合金顯微組織研究[J]. 王智慧,王虎,賀定勇,崔麗,蔣建敏,周正,趙秋穎. 稀有金屬材料與工程. 2015(12)
[3]氬弧熔覆技術(shù)特點(diǎn)及研究現(xiàn)狀[J]. 馬壯,李劍,張璐,陶瑩. 熱加工工藝. 2012(10)
[4]Q235鋼表面反應(yīng)火焰噴涂TiB2/Mo2FeB2復(fù)相陶瓷涂層的耐蝕性[J]. 馬壯,潘銳,李智超,董世知,王偉. 材料保護(hù). 2011(12)
[5]具有低自腐蝕電位的AlMgZnSnPbCuMnNi高熵合金的制備及其電化學(xué)性能[J]. 宋春暉,甘章華,盧志紅,陳漢杰,黃峰. 材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2011(05)
碩士論文
[1]原位自生高熵合金基復(fù)合材料組織及性能的研究[D]. 盧素華.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008
本文編號(hào)：3076140
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