激光高熵合金化涂层的制备及磨蚀性能研究

发布时间：2017-05-26 13:01

  本文关键词：激光高熵合金化涂层的制备及磨蚀性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：多主元高熵合金是由5种及5种以上主元所构成的新型合金，且系统中每种主元所占的原子百分数通常在5%-35%之间。它的出现打破了以单一合金元素为主的传统合金设计理念，并且在组织、性能等方面具有诸多优越性。本课题采用激光合金化工艺在304不锈钢表面制备CoCrAlNiBx/304系和CoCrAlNiTix/304系高熵合金化涂层。采用扫描电子显微镜、能谱仪、X-射线衍射仪、维氏硬度计、多功能材料表面性能试验仪、空蚀仪及电化学测试系统等分析检测设备对高熵合金化层的组织形貌、成分、结构及性能进行系统研究。 试验结果表明，，CoCrAlNi/304高熵合金化层由体心立方结构固溶体组成，而随着B、Ti元素的加入，高熵合金化层转变为体心立方+面心立方固溶体结构。CoCrAlNiBx/304系高熵合金化层中，B元素的加入促进了细密枝晶的形成，其显微组织主要由平面晶，柱状晶和树枝晶组成。CoCrAlNiTix/304系高熵合金化层组织主要由平面晶和等轴晶组成，随着Ti元素的加入，高熵合金化层组织细化，其中CoCrAlNiTi2/304高熵合金化层组织中出现了Ti的金属间化合物。 激光高熵合金化层的强化机制以固溶强化为主，B元素与Ti元素的添加进一步促进了合金化层硬度的提高，其中CoCrAlNiTix/304系高熵合金化层平均硬度较高，达到了690HV。CoCrAlNiBx/304系及CoCrAlNiTix/304系高熵合金化层均表现出优异的耐磨损性能。随B元素含量增加，CoCrAlNiBx/304系高熵合金化层的耐磨性逐渐提高；CoCrAlNiTix/304系高熵合金化层中，CoCrAlNiTi0.5/304与CoCrAlNiTi2/304合金化层的耐磨损性能最佳。 在3.5%NaCl水溶液中的空蚀及电化学腐蚀性能研究结果表明，CoCrAlNiBx/304及CoCrAlNiTix/304系高熵合金化层均表现出良好的抗空蚀性能，其空蚀后样品表面粗糙度是304不锈钢基体的1/10，其中CoCrAlNiTix/304系高熵合金化层抗空蚀性能最佳。CoCrAlNiBx/304与CoCrAlNiTix/304系高熵合金化层的电化学腐蚀性能均优于304不锈钢，且多数合金出现了钝化区，其中，CoCrAlNi/304、CoCrAlNiB0.1/304、CoCrAlNiB0.2/304及CoCrAlNiTi1/304这4种高熵合金化层的耐电化学腐蚀性能最佳。
【关键词】：激光合金化 高熵合金 组织结构 耐磨性能 耐蚀性能
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 高熵合金9-13
• 1.1.1 高熵合金的定义9
• 1.1.2 高熵合金的理论依据9-11
• 1.1.3 高熵合金的性能11-12
• 1.1.4 高熵合金的性能12-13
• 1.2 激光表面改性13-16
• 1.2.1 激光表面改性技术的原理13
• 1.2.2 激光表面改性技术的分类13-15
• 1.2.3 激光表面改性的设备15-16
• 1.3 课题目的及意义16
• 1.4 课题研究内容16-17
• 第2章 试验材料及研究方法17-22
• 2.1 基体材料17
• 2.2 高熵合金化粉料的制备17-18
• 2.3 激光高熵合金化层的制备18-19
• 2.4 激光高熵合金化层的微观形貌及成分分析19
• 2.5 激光高熵合金化层相组成分析19
• 2.6 激光高熵合金化层的硬度测试19-20
• 2.7 激光高熵合金化层的摩擦磨损性能测试20
• 2.8 激光高熵合金化层的空蚀性能测试20-21
• 2.9 激光高熵合金化层的电化学性能测试21-22
• 第3章 实验结果与分析22-55
• 3.1 激光高熵合金化层的相结构22-24
• 3.1.1 CoCrAlNiB_x/304 系高熵合金化层的相结构22-23
• 3.1.2 CoCrAlNiTi_x/304 系高熵合金化层的相结构23-24
• 3.2 激光高熵合金化层的微观组织24-38
• 3.2.1 CoCrAlNi/304 激光高熵合金化层的微观组织24-28
• 3.2.2 CoCrAlNiB_x/304 系激光合金化层的微观组织28-34
• 3.2.3 CoCrAlNiTi_x/304 系激光高熵合金化层的微观组织34-38
• 3.3 激光高熵合金化层的硬度测试38-41
• 3.3.1 CoCrAlNi/304 高熵合金化层的显微硬度38-39
• 3.3.2 CoCrAlNiB_x/304 高熵合金化层的显微硬度39-40
• 3.3.3 CoCrAlNiTi_x/304 系高熵合金化层的显微硬度40-41
• 3.4 激光高熵合金化层的摩擦磨损性能41-47
• 3.5 激光高熵合金化层的空蚀性能47-51
• 3.6 激光高熵合金化层的电化学性能51-55
• 第4章 结论55-56
• 参考文献56-60
• 在学研究成果60-61
• 致谢61

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：396868