本文關鍵詞：激光熔覆制備Ti_xFeCoCrWSi高熵合金組織與性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：高熵合金因其超越傳統(tǒng)的獨特設計理念及優(yōu)異性能,備受人們的關注,高熵合金從提出至今,僅僅幾十年的時間,但已經(jīng)有了很大的突破,部分高熵合金已經(jīng)開始應用。目前主要采用傳統(tǒng)熔鑄方法制備塊體高熵合金,對于高熵合金涂層的研究較少。為了獲得高性能的涂層,本文采用激光熔覆的方法在45#鋼表面制備TixFe CoCrWSi系高熵合金及SiFeCoCrTi+WC、FeCoCrWSi+Y2O3高熵合金基復合涂層,并利用光學金相顯微鏡(OM)、X-射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析儀(EDS)、顯微硬度計、摩擦磨損試驗機及電化學工作站分別研究了涂層試樣的微觀結構、物相、組織成分、硬度、磨損性能及腐蝕性能。實驗結果表明,高熵合金TixFeCoCrWSi涂層主要由樹枝晶組成,適量的Ti(摩爾比x=0.5~1.5)能夠促進晶粒的細化,同時Ti的添加有利于促進BCC固溶相的形成,當Ti含量(x=2)涂層中金屬間化合物大量減少。此外,EDS分析可知Cr和W主要在枝晶富集,Fe、Co和Ti在晶界偏聚,隨著Ti含量的增加,基體中Fe的稀釋率升高。高熵合金TixFeCoCrWSi涂層平均硬度在500~800HV之間,隨著Ti元素的增加,涂層的平均硬度下降,未添加Ti時涂層的硬度為779.5HV0.2,而當Ti含量增加到x=2時,硬度降到529.8HV0.2。高熵合金涂層Ti0、Ti0.5、Ti1、Ti1.5、Ti2磨損率分別為0.7×E-5g/min、3.67×E-4g/min、2.23×E-4g/min、10.8×E-4g/min、18.9×E-4g/min,隨著Ti含量的增大磨損率增大,耐磨性能降低;電化學實驗表明:未添加Ti時,腐蝕電位為-526.914 mV,腐蝕電流為16.352uA,腐蝕電流較大,腐蝕電位較小(較負),耐腐蝕性能較差;而高熵合金Ti2FeCoCrWSi(x=2時)涂層腐蝕電位為-414.77 mV,腐蝕電流為2.067uA,涂層的腐蝕電位Ecoor最大(即最正),而腐蝕電流Icoor最小,說明高熵合金Ti2Fe CoCrWSi的耐腐蝕性能最好。高熵合金SiFeCoCrTi涂層組織為胞狀枝狀晶,主要由BCC相和金屬間化合物構成,添加WC后,涂層中形成了致密細小的枝狀晶,而且形成了大量的金屬間化合物,如TiCo3、Co1.07Fe18.93。同時WC添加使得基材的稀釋率降低,涂層的性能明顯增強,其涂層平均硬度提升23%,涂層摩擦系數(shù)減小,磨損率減小,耐磨性能提高。高熵合金FeCoCrWSi涂層只形成了單一的BCC結構相,具有良好的表面性能。當向高熵合金中添加質量分數(shù)為0.5%Y2O3后,組織細化效果明顯,涂層平均硬度提高到659.6HV0.2,磨損量和摩擦系數(shù)顯著降低,具有很好的耐磨性能;然而當Y2O3的質量分數(shù)增加到1%時,部分組織出現(xiàn)了粗化,涂層的平均硬度也下降到了589.5HV0.2,磨損量和摩擦系數(shù)也增大,耐磨性能下降。
【關鍵詞】：高熵合金 激光熔覆 涂層 組織 性能
【學位授予單位】：貴州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 第一章 緒論8-31
• 1.1 引言8-9
• 1.2 高熵合金9-15
• 1.2.1 高熵合金理論基礎9-11
• 1.2.2 高熵合金特性11-15
• 1.3 高熵合金的制備方法15-17
• 1.4 高熵合金組織特點17-20
• 1.5 高熵合金的性能及應用20-24
• 1.5.1 高熵合金性能20-21
• 1.5.2 高熵合金的應用21-22
• 1.5.3 高熵合金國內外研究現(xiàn)狀22-24
• 1.6 激光增材制造技術24-28
• 1.6.1 表面工程24-25
• 1.6.2 激光熔覆技術歷史沿革25-27
• 1.6.3 激光熔覆制備高熵合金27-28
• 1.7 本文的研究意義及研究內容28-31
• 1.7.1 研究意義28-29
• 1.7.2 研究目的及內容29-30
• 1.7.3 工藝流程30-31
• 第二章 實驗材料與試驗方法31-37
• 2.1 實驗材料31-33
• 2.1.1 實驗基體材料31
• 2.1.2 高熵合金涂層成分設計31-33
• 2.2 試樣的制備33-34
• 2.3 試驗方法34-37
• 2.3.1 高熵合金涂層組織結構分析34-35
• 2.3.2 高熵合金涂層性能特性表征35-37
• 第三章 激光熔覆工藝參數(shù)的優(yōu)化37-42
• 3.1 激光熔覆功率對高熵合金涂層組織的影響37-39
• 3.2 激光熔覆掃描速度對高熵合金涂層組織的影響39-42
• 第四章 實驗結果與分析42-56
• 4.1 激光熔覆高熵合金TixFeCoCrWSi涂層的微觀組織42-44
• 4.2 激光熔覆高熵合金TixFe Co Cr WSi涂層的物相分析。44-45
• 4.3 激光熔覆高熵合金TixFe Co Cr WSi涂層的微觀結構分析及微區(qū)成分分析45-50
• 4.4 激光熔覆高熵合金TixFeCoCrWSi涂層的硬度50-51
• 4.5 激光熔覆高熵合金TixFeCoCrWSi涂層磨損性能51-53
• 4.6 激光熔覆高熵合金TixFe Co Cr WSi涂層電化學腐蝕性能53-56
• 第五章 WC顆粒對激光熔覆高熵合金SiFeCoCrTi涂層的組織及性能的影響56-61
• 5.1 高熵合金涂層微觀組織分析56-58
• 5.2 高熵合金涂層性能研究58-61
• 5.2.1 高熵合金涂層的顯微硬度58-59
• 5.2.2 高熵合金涂層的耐磨性能59-61
• 第六章 稀土氧化物Y2O3對激光熔覆高熵合金FeCoCrWSi涂層組織及性能的影響61-67
• 6.1 高熵合金涂層物相分析61
• 6.2 高熵合金熔覆層組織形貌61-64
• 6.3 高熵合金涂層的性能64-67
• 6.3.1 高熵合金涂層的顯微硬度64
• 6.3.2 高熵合金涂層的耐磨性能64-67
• 第七章 結論及展望67-69
• 7.1 結論67-68
• 7.2 展望68-69
• 參考文獻69-75
• 致謝75-76
• 攻讀碩士學位期間科研成果76-77

【參考文獻】

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本文編號：371823