内生氧化铝颗粒增强高熵复合涂层的制备及其减摩性能的研究
2021-12-09唐秋逸纪秀林段峻王辉张映桃
唐秋逸,纪秀林,段峻,王辉,张映桃
(河海大学 机电工程学院,江苏 常州 213022)
由于高熵合金的原料中常常含有贵金属元素,且制备尺寸有限,使得高熵合金块体材料在实际工程应用中受到制约。随着加工技术的发展,多种表面加工技术被应用于高熵合金涂层的制备。其中,激光熔覆因其快热快凝的特点,能使涂层与基体之间呈冶金结合[1-3],既保留了高熵合金优异的物理性能,也显著降低了高熵合金的使用成本。所以,使用激光熔覆技术在廉价基体材料上制备的高熵合金涂层,具有广阔的应用前景。大量的研究表明,高熵合金涂层具有优异的耐磨性能[4]。例如,NiCrAlCoMo 的耐磨性能高于AISI1050 钢[5];Al2CrFeCoxCuNiTi(x=0.5, 1, 1.5, 2)的耐磨性能是Q235 钢的3 倍以上[6];Al3CrFeCoNiCu的耐磨性能约为轴承钢的4 倍[7]等。同时,化学成分的改变对高熵合金涂层耐磨性能的影响也得到了广泛的关注。Ji 等[7]采用放电等离子烧结技术在碳钢基板上制备了AlxCrFeCoNiCu 高熵合金涂层,发现涂层的磨损质量损失随着Al 含量的增加而降低。在所有的成分中,Al3CrFeCoNiCu 具有最低的质量损失,Al2CrFeCoNiCu 具有最低的滑动摩擦系数。有学者在高熵合金涂层中引入了第二相强化,发现涂层的耐磨性能得到明显提升。张琪等[8]采用激光熔覆技术在Q235 钢表面制备了FeCoCrNiB 涂层,并分别加入质量分数为5%、10%、20%的WC。随着WC 含量的增加,涂层的质量损失减少,当涂层中WC 的质量分数为20%时,其质量损失是未添加WC 涂层的质量损失的1/7。在引入第二相强化时,除了直接添加陶瓷颗粒外,还有一种通过内生化学反应生成硬质相的方法,可使第二相颗粒与涂层获得更好的结合能力[9]。……
