【摘 要】
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Cr12MoV钢存在热处理后变形小、耐磨性高、承载能力大等优点,被广泛应用在工业领域。但在工况下承受较大的压力与摩擦力使其表面产生剧烈的磨损,耐磨性急需改善。本文利用激光熔覆技术,在Cr12MoV钢表面制备形貌良好、组织均匀的Ni基陶瓷复合涂层和高熵合金涂层,使用扫描电镜、X射线衍射仪、维氏硬度仪和摩擦磨损试验机对涂层和基体进行了详细的显微组织分析和测试。本研究不仅修复了Cr12MoV磨损表面,而
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Cr12MoV钢存在热处理后变形小、耐磨性高、承载能力大等优点,被广泛应用在工业领域。但在工况下承受较大的压力与摩擦力使其表面产生剧烈的磨损,耐磨性急需改善。本文利用激光熔覆技术,在Cr12MoV钢表面制备形貌良好、组织均匀的Ni基陶瓷复合涂层和高熵合金涂层,使用扫描电镜、X射线衍射仪、维氏硬度仪和摩擦磨损试验机对涂层和基体进行了详细的显微组织分析和测试。本研究不仅修复了Cr12MoV磨损表面,而且为高熵合金在激光熔覆的研究领域扩宽理论范围及实际应用,并进一步验证了高熵合金相比传统Ni基合金所具备的独特优势。（1）激光熔覆Ni60+10%WC涂层。涂层相由Cr-Fe-Ni、γ-（Fe,Ni）、Cr23C6、Cr7C3和W2C组成。由于细晶强化和弥散强化的综合作用,导致涂层硬度比基体提高了128%～133%,摩擦系数较基体降低了28.89%～55.56%,磨损体积降低了68.95%～79.45%。其中,激光功率1500W、扫描速度200mm/min参数下可获得硬度和耐磨性较好的涂层。（2）Al2CrFeNiMo高熵合金涂层激光熔覆过程数值模拟。激光热源选择为双椭球热源,结果表明:激光功率1600W、扫描速度180mm/min下熔池深度和宽度分别为1.82mm和2.46mm。此外,在横向上熔覆层温度变化趋势相同;在纵向上只有离涂层距离较近的三个跟踪点的温度变化显著。（3）激光熔覆Al2CrFeNiMo高熵合金涂层。涂层相结构为BCC相,熔覆区显微组织为等轴晶,结合区显微组织为柱状晶。涂层硬度呈先增加后降低的趋势,平均硬度是基体的2.27～2.50倍,摩擦系数（0.23～0.38）较基体（0.45）下降了26%～41%,磨损体积下降了77.17%～91.32%。其中,激光功率1600W、扫描速度180mm/min参数下可获得硬度和耐磨性较好的涂层。与传统Ni基合金相比,Al2CrFeNiMo高熵合金涂层的硬度和耐磨性更具优势。（4）激光熔覆Al2CrFeNiMoSix高熵合金涂层。添加Si后,相结构仍为BCC,熔覆区显微组织为等轴晶,结合区显微组织为平面晶。随Si含量增加,涂层硬度和耐磨性呈现先上升后降低的趋势,平均硬度为基体的2.53～2.98倍,摩擦系数降低至基体的48.89%～66.67%,磨损体积较基体降低了79.45%～95.43%。与Al2CrFeNiMo涂层相比,添加Si后涂层的表面成型性和硬度显著提高。Si的添加量为0.25和0.5时,涂层的硬度和耐磨性能得到进一步改善。
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