【摘 要】
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高熵合金(HEAs)是近十几年来发现的一种显微结构简单,不倾向于析出金属间化合物的新型合金,它不仅结构稳定,并且性能优异,具有极大的发展潜力。然而块状高熵合金存在制备成本高且工件尺寸受制约等因素,因此,高熵合金涂层(HECs)的制备及应用受到了人们越来越多的关注。等离子喷涂技术因其等离子焰流温度高且热量集中,喷涂材料广泛,喷涂面积大,被认为是一种有潜力的推进高熵合金涂层工业化发展的技术,然而喷涂层
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高熵合金(HEAs)是近十几年来发现的一种显微结构简单,不倾向于析出金属间化合物的新型合金,它不仅结构稳定,并且性能优异,具有极大的发展潜力。然而块状高熵合金存在制备成本高且工件尺寸受制约等因素,因此,高熵合金涂层(HECs)的制备及应用受到了人们越来越多的关注。等离子喷涂技术因其等离子焰流温度高且热量集中,喷涂材料广泛,喷涂面积大,被认为是一种有潜力的推进高熵合金涂层工业化发展的技术,然而喷涂层内部固有的微观缺陷是限制涂层性能的关键。激光重熔方法不仅可以消除喷涂层中大部分孔隙和裂纹,还可以精确控制涂层的熔覆深度,降低稀释率,保持涂层原始配比,充分发挥出高熵合金涂层的优异性能,是一种尤为适用于高熵合金涂层的重熔方法。本文采用等离子喷涂和激光重熔的方法制备了AlCoCrFeNi高熵合金涂层,采用维氏硬度计、XRD、超景深数码显微镜、SEM、EDS、TEM等设备探究激光重熔处理对AlCoCrFeNi高熵合金涂层的组织结构、物相组成、力学性能、耐磨损性能、耐腐蚀性能、耐高温氧化性能的影响。观察涂层的物相和组织结构发现,激光重熔前后AlCoCrFeNi涂层的物相变化不大,主要仍以BCC固溶体相为主,激光重熔后的涂层仍符合高熵合金涂层的定义。重熔后的涂层结构变得更为致密,孔隙率由4.8%降为0.3%。经力学性能测试发现,涂层硬度由420 HV0.2提高到580 HV0.2,弹性模量由129GPa变为197 GPa,断裂韧性由5.93 MPa·m1/2变为186.47 MPa·m1/2,提高了30倍,激光重熔后的涂层组织结构和力学性能都得到了改善。采用多功能摩擦磨损试验机对重熔前后的AlCoCrFeNi高熵合金涂层进行磨损试验后发现,当载荷为10 N及20 N时,重熔层都具有更低更平稳的摩擦系数,磨损失重分别减少77.8%和84.9%,重熔层的耐磨损性能更优;选用5 wt.%NaOH溶液、3.5wt.%NaCl溶液以及0.5 mol/L H2SO4溶液进行腐蚀试验,结果发现浸泡腐蚀后的重熔层腐蚀程度更轻,电化学腐蚀后重熔层自腐蚀电位更正,腐蚀电流密度更小,经阻抗谱电路拟合,重熔层的极化电阻和电荷转移电阻都高于喷涂层,在浸泡腐蚀和电化学腐蚀试验中,重熔层都具有更好的耐腐蚀性能;在1173K温度下的高温氧化试验中,虽然重熔层的氧化增重略大,但重熔层整体受损程度更轻,表面氧化层更致密,对基体起到了更好的保护作用。
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