【摘 要】
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磨损与腐蚀是材料服役性能下降的主要原因,农业机械零部件在工作过程中因直接与土壤沙石、植物茎秆等接触,磨损、腐蚀严重导致切割性能、寿命下降。高熵合金作为一种新兴的合金材料,具备优越的耐磨性、耐蚀性等成为研究的热点。采用激光熔覆技术,在65Mn基体表面制备不同WC含量（0%、10%、20%、30%）的AlCoCrFeNi高熵合金熔覆层。利用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、X射线衍射等对各熔覆层的组织
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磨损与腐蚀是材料服役性能下降的主要原因,农业机械零部件在工作过程中因直接与土壤沙石、植物茎秆等接触,磨损、腐蚀严重导致切割性能、寿命下降。高熵合金作为一种新兴的合金材料,具备优越的耐磨性、耐蚀性等成为研究的热点。采用激光熔覆技术,在65Mn基体表面制备不同WC含量（0%、10%、20%、30%）的AlCoCrFeNi高熵合金熔覆层。利用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、X射线衍射等对各熔覆层的组织、微区成分以及物相进行测试分析;利用硬度计、摩擦磨损试验机对熔覆层的硬度、耐磨性能进行测试;利用电化学工作站对熔覆层材料的电化学性能进行测试,在此基础上测试分析了熔覆层材料的腐蚀磨损性能。重点研究了WC含量、腐蚀溶液类型对熔覆层磨损、腐蚀性及腐蚀磨损性能的影响规律。主要研究结果如下:不同WC含量的高熵合金熔覆层与基体均实现良好的冶金结合,由底部至表层形成了胞状晶、柱状晶和等轴晶形貌。高熵合金熔覆层组织主要由BCC相和微量FCC相组成,随着WC含量的增加,FCC相减弱甚至消失。各高熵合金熔覆层与基体之间呈现硬度的梯度分布,WC含量为30%时,熔覆层最高硬度可达1060 HV0.2,约为基体区（420HV0.2）的2.52倍。WC的加入使熔覆层耐磨性较基体均显著提高,随WC含量的增加耐磨性呈现先减小后增加的趋势,其中WC含量为20%的熔覆层磨损量最少,约为同时期65Mn基体的28.1%。在相同条件下,施加载荷的增加使摩擦系数降低,而磨损量升高。在三种典型环境下,高熵合金熔覆层均表现出优于65Mn基体的耐蚀性能。在3.5%Na Cl溶液中,熔覆层发生明显的点蚀,耐蚀性能随着WC含量的增加呈现先增强后减弱的趋势,以20%WC的熔覆层性能最优;在1mol/L Na OH溶液中,熔覆层表现为均匀腐蚀,WC的加入未使熔覆层产生明显的耐蚀趋势,相较而言,20%WC的熔覆层性能相对较低;在1mol/L H2SO4溶液中,熔覆层表现为小孔腐蚀与晶间腐蚀,腐蚀程度较大,耐蚀性能随着WC含量的增加呈现先增强后减弱的趋势,以20%WC的熔覆层性能最优。在三种腐蚀介质环境中,熔覆层整体腐蚀磨损性能随着WC含量的增加均呈现先增强后减弱的趋势,均以20%WC的熔覆层性能最优。在3.5%Na Cl溶液中,磨损形貌由腐蚀促进的脆性剥落逐渐替代塑性流变和轻度犁削,其中20%WC的熔覆层磨损量约为AlCoCrFeNi熔覆层的49.5%;在1mol/L Na OH溶液中,熔覆层表现为较严重的粘着磨损和犁沟,其中20%WC的熔覆层磨损量约为AlCoCrFeNi熔覆层的47.7%;在1mol/L H2SO4溶液中,熔覆层表现为较严重的磨粒磨损与粘着剥落,其中20%WC的熔覆层磨损量约为AlCoCrFeNi熔覆层的44.6%。
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