铝合金表面高熵合金搅拌摩擦加工改性及性能研究
2021-05-21程步云张红霞闫志峰
太原理工大学学报 2021年3期
程步云,张红霞,杨 潇,闫志峰
(太原理工大学 材料科学与工程学院,太原 030024)
铝合金由于具有高比强度、高比模量和良好的耐腐蚀性能等优点,已经在汽车、船舶和航空航天等行业得到应用[1-3]。但铝合金本身的硬度低、耐磨性能差,限制了其发展与应用。因而,提高铝合金的硬度和耐磨性对于扩大其应用范围具有重要的意义。
将硬质陶瓷颗粒添加到铝合金中是改善其硬度和表面磨损性能的有效途径,但这不可避免地会使铝合金的延性大幅度降低[4-5]。基于此,研究者提出采用硬质金属代替陶瓷颗粒作为增强相,对于解决上述问题具有很好的效果[6-7]。
高熵合金(high-entropy alloy,HEA)是由5种或5种以上的主元素组成的一种新型合金,一般以稳定的固溶体形式存在,固溶强化效应使其表现出优异的物理性能,如高强度与硬度[8]、高热稳定性[9]和高耐磨性[10]。因此,从提高复合材料的硬度和耐磨性兼顾材料延性方面考虑,HEA是一种理想的增强相材料。
近年来,已有研究者通过加入HEA颗粒对金属材料进行了表面改性。MENG et al[11]采用激光熔注法制备了AlCoCrCuFeNi HEA颗粒增强镁表面复合材料,其制备的复合材料耐磨性能明显增强,但在HEA颗粒与镁基体界面处却形成了脆性相,导致其干滑动磨损性能恶化。KATAKAM et al[12]采用激光熔覆法在铝合金表面沉积了AlCoCrFeNiHEA涂层,然而,激光加工过程中的高温使AlCoCrFeNi HEA颗粒与铝基体发生了剧烈的界面反应。严重的界面反应通常恶化复合材料的力学性能[13]。因此,如何有效地避免或者弱化HEA颗粒和基体的界面反应,成为采用HEA颗粒对铝合金表面进行改性的关键。……
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