激光熔覆Hastelloy C276涂层组织及抗热震性能研究

目的 针对微晶玻璃压延辊在服役过程中因表面频繁承受较大的温度梯度而开裂的问题,研究一种抗冷热疲劳性能突出的高性能防护涂层来延长压延辊服役寿命。方法 采用激光熔覆技术,以扫描速度为800 mm/min、送粉量为26 g/min、光斑直径为4 mm、搭接率为50%、激光功率为2 200 W的工艺参数,在2Cr13基体上熔覆Hastelloy C276镍基合金涂层。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)研究熔覆涂层的微观组织和热震失效裂纹微观形貌、元素分布以及涂层相组成。利用箱式电阻炉对Hastelloy C276熔覆涂层与2Cr13基体进行热震试验。结果 Hastelloy C276熔覆涂层表面无裂纹、成形良好,涂层与基体之间为冶金结合。涂层由γ-Ni、M_(6)C和M_(23)C_(6)相组成。熔覆涂层从基体结合处至表面依次形成了平面晶、胞状组织、柱状树枝晶以及等轴树枝晶,碳化物相均在树枝晶间析出。Hastelloy C276熔覆涂层抗热震失效次数约为2Cr13基体的3倍,最高抗热震次数可达到202,Hastelloy C276熔覆涂层具有良好的抗热震性能。结论 由于HastelloyC276涂层与2Cr13基体结合紧密且存在热膨胀系数差异,热震时在熔覆结合界面产生了较大热应力,因此裂纹最先在熔覆结合界面处萌生,然后逐渐扩展至涂层表面最终失效。Hastelloy C276涂层的裂纹萌生扩展机制使裂纹在涂层表面出现较晚,有效延长了2Cr13微晶玻璃压延辊抗冷热疲劳寿命。

纳米WC对AlCoCrFeNi高熵合金涂层耐磨与耐蚀性能的影响

AlCoCrFeNi高熵合金具有良好的力学性能、耐磨性能以及抗蚀性能,可作为易损零部件的涂层材料。为进一步提高AlCoCrFeNi涂层性能,本工作通过机械混粉的方式对AlCoCrFeNi和AlCoCrFeNi+WC(5%)(添加5%质量分数的碳化钨)高熵合金粉末进行预处理,在45#钢表面通过激光熔覆制备了涂层,并对比研究了两种涂层的表面形貌、微观组织、元素分布、显微硬度、摩擦磨损及耐蚀性能。结果表明,AlCoCrFeNi+WC(5%)涂层表面粗糙度更低,涂层仍为体心立方结构(BCC/B2),且其晶粒组织得到了细化,W元素和Cr元素富集在晶界处,因细晶强化和第二相强化效应共同作用,涂层平均显微硬度从500HV提高到了600HV。选用直径为4 mm的Si_(3)N_(4)小球作为摩擦副,在10 N的载荷下测试30 min。与AlCoCrFeNi涂层相比,WC的掺杂使摩擦系数从0.8减小到0.6,磨损失重减少了0.84 mg,磨损划痕宽度和深度较小,磨损程度较轻。在3.5%(质量分数)NaCl溶液的电化学测试中,经过WC掺杂的涂层的自腐蚀电位提高了0.042 V,自腐蚀电流密度降低了一个数量级,同时该涂层表现出较大的电容弧直径,且测试后表面腐蚀坑明显减少,腐蚀程度较轻。这表明纳米WC的添加有效提高了AlCoCrFeNi高熵合金涂层的耐磨与耐蚀性能。

高速激光熔覆对CoCrFeNiMo_(0.2)高熵合金组织及耐蚀性的影响

在提高生产效率的同时,获得较强CoCrFeNiMo_(0.2)高熵合金(HEA)的耐蚀性,采用高速激光熔覆(HLC)技术制备了CoCrFeNiMo_(0.2)高熵合金涂层。以优化后的HLC工艺参数(激光功率880W、扫描速度18 m/min、搭接率60%、送粉速度3 r/min)制备了本文中的涂层。分别对涂层的表面粗糙度、微观结构、相组成、元素分布进行了分析,并且在3.5 wt%NaCl溶液中采用三电极体系进行了电化学试验,对HLC和传统激光熔覆(CLC)的CoCrFeNiMo_(0.2)高熵合金涂层的耐蚀性能进行测试和分析。试验结果表明:HLC技术制备的CoCrFeNiMo_(0.2)高熵合金涂层的表面粗糙度为15.53μm,涂层中为单一的FCC相,在涂层与基体之间通过线扫描能谱分析可以观察到明显的冶金结合,涂层自底部到顶部的微观组织依次为平面晶、胞状组织、柱状树枝晶和等轴树枝晶。电化学测试结果表明,与CLC涂层相比,HLC技术制备的CoCrFeNiMo_(0.2)高熵合金涂层表现出明显的钝化效果。采用Tafel外推法计算了HLC涂层的自腐蚀电流密度为5.4411×10^(-6)A·cm^(-2)、自腐蚀电位为-0.7445 V,CLC涂层的自腐蚀电流密度和自腐蚀电位分别为2.7083×10^(-5)A·cm^(-2)和-0.9685 V。HLC技术制备的CoCrFeNiMo_(0.2)高熵合金涂层表现出优越的耐蚀性,主要是由于其表面微观组织为均匀细小的晶粒。HLC技术可推广应用于各种复杂恶劣的工作条件下的耐腐蚀工件修复以及再制造领域。