等温退火对锆合金表面非晶AlNbTiZr中熵合金涂层结构与力学性能的影响

对磁控溅射法制备的AlNbTiZr中熵合金涂层在500℃下进行了不同时间(0~150 h)的真空等温退火。采用XRD、SEM及纳米压痕和纳米划痕的分析手段研究了等温退火对涂层显微组织演变和力学性能的影响。结果表明:经500℃/150 h退火后涂层相结构出现了结晶现象。涂层经60 h等温退火后其硬度和弹性模量均达到最大值为10.7 GPa和152.7 GPa,而90 h和150 h热处理后硬度和弹性模量均有所下降。随着等温退火时间的延长,塑性变形能力和断裂韧性有所提高。Al、Nb和Ti元素在界面处的相互扩散加剧,界面结合强度有较大提升。这均有利于涂层适应压水堆苛刻的工作条件。

激光熔覆CoCrFeNi和AlCoCrFeNi中熵合金涂层的高温抗氧化性能

采用激光熔覆技术在H13钢表面成功制备了CoCrFeNi和AlCoCrFeNi中熵合金涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)对涂层的微观组织、成分分布和相组成进行分析;在此基础上,重点研究涂层的高温稳态氧化和循环氧化性能,分析涂层的氧化机理。结果表明:激光熔覆CoCrFeNi和AlCoCrFeNi中熵合金涂层与基体之间呈良好的冶金结合,涂层呈现单相FCC结构,其微观组织以柱状晶和等轴晶为主。在700、800和900℃高温氧化60 h后,CoCrFeNi和AlCoCrFeNi涂层的氧化层厚度远小于H13钢的氧化层厚度,抗氧化性能显著优于H13钢。在600℃经历6次循环氧化后,AlCoCrFeNi涂层表面几乎无氧化,CoCrFeNi涂层经历了5次循环后表面形成了极薄的氧化层;600℃循环氧化时虽然H13钢表面氧化层较薄,但结构比较疏松易剥落,对合金内部无法起到保护作用。表明CoCrFeNi和AlCoCrFeNi中熵合金涂层具有优异的高温抗氧化性能。

激光熔覆中熵合金铁钴镍涂层的工艺及组织性能

用高能球磨制备等原子比铁(Fe)钴(Co)镍(Ni)铁镍钴复合粉体,用激光熔覆方法制备复合粉铁镍钴体合金涂层。用OM、HV、XRD、SEM、EDS、SVET等对复合粉体及熔覆合金层进行了组织表征及性能测试。结果表明,复合粉体经3 h高能球磨后均匀细化,平均尺寸从35μm到15μm左右,镍晶格有一定畸变,有新相Co3Fe7产生;用优化后的激光熔覆工艺激光功率2000 W,激光扫描速度10 mm/s,保护Ar气流速度12 L/min制备中熵熔覆合金FeCoNi涂层;XRD、SEM、EDS表明熔覆层合金是单一的面心立方(FCC)相,Fe,Co,Ni成分均匀分布,没有金属间化合物产生;熔覆层的HV约是243,在0.5 mol/L氯化钠溶液中熔覆层的SVET表明耐腐蚀性能好。

(TiAlSi)N中熵涂层的微观组织与力学性能研究

为提升机械零件表面涂层的防护效用,结合中熵合金的独特设计理念,采用等离子体增强磁控溅射(PEMS)技术在316L不锈钢表面沉积(TiAlSi)N涂层。使用X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和原子力显微镜(AFM)分析涂层的化学成分、晶体结构、微观形貌和表面粗糙度。使用纳米划痕/压痕仪测试涂层的结合强度、硬度和弹性模量。EDS分析结果表明(TiAlSi)N为中熵陶瓷涂层。(TiAlSi)N涂层为非晶态,涂层表面平整致密,并且具有良好的力学性能,其结合强度、硬度和弹性模量分别约为25 N、21 GPa和225 GPa。试验结果可为未来深入研究该类涂层体系提供有价值的数据参考。

激光熔覆FeCrNiTax共晶中熵合金涂层组织与性能研究

采用激光熔覆技术在304不锈钢表面制备了FeCrNiTax(原子数分数x=0,0.2,0.4,0.6,0.8)共晶中熵合金涂层(EMEACs),探究了Ta元素含量对合金涂层的微观组织、硬度和耐磨性的影响。结果表明:面心立方(FCC)相FeCrNi中熵合金涂层(MEACs)在加入Ta元素后,引入了硬质Laves相,形成了与FCC相交且耦合的原位纳米层状共晶结构。当x<0.4时该中熵合金为亚共晶结构,其微观组织由FCC相和共晶组织组成。当x=0.4时合金达到共晶点,存在完全片层共晶组织。当x>0.4时合金为过共晶结构,组织由共晶组织和Laves相组成。与基体相比,所制备的FeCrNiTax涂层的硬度值有明显提升,其中x=0.8时合金涂层的维氏硬度值最高,高达705.3 HV,约为不锈钢基体的3.7倍。随着维氏硬度的提高,该合金涂层的耐磨性也得到显著改善,FeCrNiTa_(0.8)合金具有最佳的耐磨性,磨损形式以黏着磨损和氧化磨损为主。