【摘 要】
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904 L奥氏体不锈钢作为磷酸生产中搅拌桨叶片的常用材料,因其较差的硬度,使其寿命较短,在工业生产中收到很大的限制。高熵合金是今年来的新兴材料,具有高硬度、高耐磨性及高温氧化性等特点,如果能在904L表面熔覆一层高性能的高熵合金来保护基体或是修复破损的904L不锈钢叶片,将会延长904L不锈钢的使用寿命,本文采用团簇+连接原子模型设计高熵合金涂层,并通过激光熔覆在904 L奥氏体不锈钢表面。熔覆后
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904 L奥氏体不锈钢作为磷酸生产中搅拌桨叶片的常用材料,因其较差的硬度,使其寿命较短,在工业生产中收到很大的限制。高熵合金是今年来的新兴材料,具有高硬度、高耐磨性及高温氧化性等特点,如果能在904L表面熔覆一层高性能的高熵合金来保护基体或是修复破损的904L不锈钢叶片,将会延长904L不锈钢的使用寿命,本文采用团簇+连接原子模型设计高熵合金涂层,并通过激光熔覆在904 L奥氏体不锈钢表面。熔覆后,涂层致密,无明显裂纹、孔洞等缺陷,涂层与基材结合良好。根据团簇理论设计了[(AlxTi1-x)-M12](AlxTi1-x)0.5Cr2.5和[(AlxTi1-x)1-yMoy-M12](AlxTi1-x)0.5Cr2.5-zCuz系列高熵合金涂层,通过XRD、SEM、TEM、EDS、电化学工作站等设备分析了涂层的组织结构、硬度、耐蚀性、耐磨性。首先研究了不同中心原子对材料的影响,结果表明当x=0.5时,Al、Ti元素趋向在涂层中生成B2相,B2相为易腐蚀相会恶化涂层的腐蚀;当x=0时,涂层有最高的硬度402.3 HV0.2和最低的磨损量0.866 mm~3,基材为209.0 HV0.2,磨损量为1.515 mm~3。为了提高涂层的耐蚀性向涂层中引入了Mo、Cu元素,实验证明Mo、Cu元素对涂层耐蚀性的提高有很大帮助,但Mo、Cu元素含量过高,会造成涂层晶粒粗大,硬度降低,耐磨性下降。当涂层成分为[(AlxTi1-x)0.7Mo0.3-M12](AlxTi1-x)0.5Cr1.7Cu0.8时,涂层具有较为优良的综合性能,硬度为299.7-333.6 HV0.2,磨损量最低为0.522 mm~3。最后本文研究了热处理工艺对涂层性能的影响,在700℃下退火10 h后,Ti元素向晶界偏聚形成BCC相,耐蚀性和硬度均有所增加,耐腐蚀性明显提高,当x=1时,涂层的等效电阻为19132Ω,x=0时,涂层的等效电阻为16045Ω,远高于904L不锈钢的9996Ω。结果表明[(AlxTi1-x)-M12](AlxTi1-x)0.5Cr2.5和[(AlxTi1-x)1-yMoy-M12](AlxTi1-x)0.5Cr2.5-zCuz高熵合金涂层具有一定的保护904L不锈钢的能力。
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