【摘 要】
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高熵合金具有优异的力学性能和耐磨、耐腐蚀性能,是当今新材料开发研究的重要方向,基于高熵合金理论发展而来的高熵合金熔覆层应用技术不仅继承了高熵合金的优良性能,还降低了应用成本,已经成为材料领域的研究热点。本课题设计了 FeCoNiCrTiV系高熵合金,利用双钨极氩弧焊设备在Q235基体上制备了熔覆层,并对熔覆层的组织、力学性能、摩擦性能和耐腐蚀性能进行了系统性的研究。通过工艺优化试验确定了熔覆层制备
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高熵合金具有优异的力学性能和耐磨、耐腐蚀性能,是当今新材料开发研究的重要方向,基于高熵合金理论发展而来的高熵合金熔覆层应用技术不仅继承了高熵合金的优良性能,还降低了应用成本,已经成为材料领域的研究热点。本课题设计了 FeCoNiCrTiV系高熵合金,利用双钨极氩弧焊设备在Q235基体上制备了熔覆层,并对熔覆层的组织、力学性能、摩擦性能和耐腐蚀性能进行了系统性的研究。通过工艺优化试验确定了熔覆层制备的最优工艺参数为:熔覆电流80A\80A,熔覆速度80mm/min,弧长3mm,氩气流量20L/min预置粉末床厚度2.5mm。FeCoNiCrTi0.5V的物相为BCC相、FCC相和弥散分布的TiC颗粒。随着热输入的增大,熔覆层中FCC相的所占比例逐渐增大,并且出现了 B2有序BCC固溶体相。随着热输入的增大,熔覆层的显微硬度下降。XRD结果显示FeCoNiCrTiVx（x=0,0.3,0.6,1,X是化学计量数）高熵合金熔覆层是由FCC相和BCC相组成。V0、V0.6和V1熔覆层中FCC相衍射峰强度极低,几乎仅有BCC相组成,且BCC衍射峰的强度随V元素的含量升高而增强,V元素的加入降低了晶格畸变。V0.3中含有更多的FCC相。通过BSE图像和EDS的分析发现熔覆层的组织要比XRD的分析结果要复杂,除了 BCC和FCC相之外,还存在Fe2Ti型Laves相和TiC颗粒,jmatpro热力学软件计算也支持这一结论。FeCoNiCrTiVx（x=0,0.3,0.6,1,X是化学计量数）高熵合金熔覆层大大提高了 Q235的耐磨性能和耐腐蚀性能。熔覆层的显微硬度除了V0.3熔覆层之外都随着V元素的含量增加而升高,V1熔覆层的最高硬度达到609.6HV0.5,远高于Q235基体。V0.3熔覆层由于含有更多的FCC固溶体相硬度最低。室温磨损试验结果表明熔覆层的摩擦学性能与显微硬度成正相关,即显微硬度越高耐磨性越好,熔覆层的磨损呈现粘着磨损特征。电化学腐蚀试验结果显示基体、V0、V0.3、V0.6和V1的腐蚀电位分别为-1.107V、-0.417V、-0.137V、-0.238V 和-0.07V,熔覆层的耐腐蚀性能远好于基体材料;V元素可以改善熔覆层的耐腐蚀性能;V0.3熔覆层由于含有更多的FCC固溶体相,耐蚀性能比V0.6更好。
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