【摘 要】
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冷喷涂技术是表面技术赋予表面新功能的有效手段之一,能有效提高工业生产过程中金属零件表面的耐磨性,并延长金属零件的使用寿命。本文分别采用冷喷涂辅助感应重熔和冷喷涂辅助激光重熔法制备了高熵合金涂层,并研究了涂层组织与性能的关系。采用这种方法制备的高熵合金涂层硬度高,延展性好,耐磨性优良,主要用于金属零件的表面防护,可有效延长金属零件的使用寿命。高熵合金涂层的制备和优化可以为不同的工业领域节省大量的能源
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冷喷涂技术是表面技术赋予表面新功能的有效手段之一,能有效提高工业生产过程中金属零件表面的耐磨性,并延长金属零件的使用寿命。本文分别采用冷喷涂辅助感应重熔和冷喷涂辅助激光重熔法制备了高熵合金涂层,并研究了涂层组织与性能的关系。采用这种方法制备的高熵合金涂层硬度高,延展性好,耐磨性优良,主要用于金属零件的表面防护,可有效延长金属零件的使用寿命。高熵合金涂层的制备和优化可以为不同的工业领域节省大量的能源消耗和成本,对工业的发展具有重要意义。本文采用冷喷涂辅助感应重熔和冷喷涂辅助激光重熔技术合成FeCrMnAlCu高熵合金涂层,可以提高工业生产过程中金属零件表面涂层的耐磨性。本文的主要内容如下:采用冷喷涂技术制备Fe、Cr、Mn、Al、Cu混合金属涂层,然后,利用感应重熔和激光重熔技术分别在45#表面制备FeCrMnAlCu高熵合金涂层;采用冷喷涂辅助感应重熔方法制备了FeCrMnxAlCu（x=0.5、1、1.5、2）高熵合金涂层。通过XRD、SEM、TEM、EDS、硬度显微仪（HV）,摩擦磨损设备等测试分析不同工艺制备和不同Mn含量的高熵合金涂层微观组织结构与耐磨性能。采用冷喷涂辅助感应重熔和冷喷涂辅助激光重熔两种方法分别在45#钢表面制备FeCrMnAlCu高熵合金涂层。微观组织结构表征结果表明,两种工艺方法合成的FeCrMnAlCu高熵合金涂层均由BCC和FCC相组成,涂层组织致密,元素扩散充分,涂层微观组织均为树枝晶+枝晶间组织,枝晶区主要富集Mn、Cr和Fe,枝晶间富集Cu,Al元素均匀的分布在枝晶和枝晶间。冷喷涂辅助感应重熔制备的FeCrMnAlCu高熵合金涂层中BCC结构枝晶组织占比大于激光重熔制备的涂层,其BCC结构晶格应变大于另一种工艺得到的BCC相。冷喷涂辅助感应重熔合成FeCrMnAlCu高熵合金涂层的显微硬度是冷喷涂辅助激光重熔合成涂层的1.2倍,是45#钢基体的3.5倍。FeCrMnAlCu高熵合金涂层在摩擦的过程主要以磨粒磨损为主,采用冷喷涂辅助感应重熔合成的FeCrMnAlCu高熵合金涂层具有良好的耐磨性能,其磨损率比冷喷涂辅助激光重熔合成涂层的磨损率降低29%。冷喷涂辅助感应重熔合成FeCrMnxAlCu（x=0.5、1、1.5、2）高熵合金涂层,FeCrMnxAlCu高熵合金涂层均由简单金属晶体结构BCC和FCC相组成,感应重熔合成FeCrMnxAlCu高熵涂层的组织为树枝晶+枝晶间组织,随着Mn含量增加,树枝晶明显粗化。枝晶区主要富集Mn、Cr和Fe,枝晶间富集Cu,Al元素均匀的分布在枝晶和枝晶间。随着Mn元素的增加,感应重熔合成FeCrMnxAlCu高熵合金涂层的硬度先增加后减少,当x=1时,FeCrMnAlCu高熵合金涂层的硬度达到最大值,其平均硬度达到586 HV,摩擦系数为0.35,磨损率2.95x10-5mm~3/（N*m）。感应重熔合成的FeCrMnxAlCu高熵合金涂层的磨损机制主要以粘着磨损、磨粒磨损为主。
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