硬质相WC和TiC对激光熔覆高熵合金MoFeCrTiW涂层组织与性能的影响

摘要

为获得高性能的涂层材料，本课题结合高熵合金设计理念，采用激光熔覆技术在Q235钢表面制备高熵合金MoFeCrTiW涂层材料，同时研究了不同含量的硬质相WC及TiC对高熵合金组织与性能的影响。利用金相显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）、显微硬度计、环-块对磨滑动摩擦试验机及电化学工作站分别研究了高熵合金体系MoFeCrTiW（WC）×（x为质量百分比，分别为10％、20%、30%）和MoFeCrTiW（TiC)y（y为质量百分比，分别为5%、10%、15%）的微观组织、物相、微区成分及元素分布、硬度、耐磨性能及耐蚀性能。
　　高熵合金MoFeCrTiW（WC）×研究结果表明，高熵合金MoFeCrTiW涂层由枝晶构成。随着WC的添加，涂层中出现了比较细小的胞状晶。当WC含量为10%时，涂层中形成粗大枝状晶，且由BCC固溶组织及大量的金属间化合物（TiCr、TiCr及Fe9.64Ti0.36）构成，涂层平均硬度为508HV0.2，相比未添加前涂层，硬度反而降低，耐磨性能有所下降。当WC含量为20%时，涂层以细小的胞状晶为主，由BCC固溶相及金属间化合物构成，其中金属间化合物TiCr衍射强度减弱，金属间化合物含量减小，涂层的平均硬度为539.5HV0.2，较10%WC有所提高，且涂层摩擦系数较小，耐磨性能提高。当WC含量为30%时，涂层晶粒细小致密，元素Mo、Ti、W主要在枝晶内富集，Fe、Cr枝晶间含量较高；涂层中金属化合物（如TiCr、TiCr2等）含量明显减少，同时涂层中出现少量弥散分布的WC颗粒，硬度达到最高（约为657HV0.2），摩擦系数较低（约为0.25），磨损量减少,耐磨性能提高；电化学实验表明，其涂层的自腐蚀电流密度变大，自腐蚀电位减小，耐腐蚀性能降低。
　　高熵合金MoFeCrTiW（TiC)y研究结果表明，当向高熵合金MoFeCrTiW材料中添加5%TiC时，涂层中组织不仅形成了树枝晶，同时还形成等轴胞状晶；涂层的平均硬度526.6HV0.2，耐磨性能较低。同时由于TiC含量的增加，TiC颗粒弥散分布于涂层内；枝晶内富集Mo、Ti、W，枝晶间富集Fe、Cr、C，高熵合金涂层平均硬度（655.85HV0.2），硬度升高明显，耐磨性能提高。当TiC添加量为10%时，涂层组织由枝晶和少量的胞状晶组成。XRD衍射结果表明，金属间化合物减少，涂层的平均硬度为505.73HV0.2，硬度降低，耐磨性能较差。当TiC添加量为15%时，涂层晶粒细小，枝晶向四周生长，涂层的耐腐蚀性能较未添加的高熵合金涂层下降。

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第一章 绪论

1.1 前言

1.2 高熵合金

1.3 本文的研究目的及主要内容

第二章 实验材料与试验方法

2.1 实验材料

2.2 实验方法

2.3 熔覆层组织与性能的表征

第三章 WC颗粒对激光熔覆高熵合金涂层组织与性能的影响

3.1 WC颗粒对高熵合金涂层相结构的影响

3.2 WC颗粒对高熵合金MoFeCrTiW涂层显微组织的影响

3.3 WC颗粒对高熵合金涂层硬度的影响

3.4 高熵合金WC/MoFeCrTiW涂层的摩擦磨损性能

3.5 高熵合金WC/MoFeCrTiW涂层电化学腐蚀性能

3.6 本章结论

第四章 TiC颗粒对高熵合金MoFeCrTiW涂层组织与性能的影响

4.1 TiC颗粒对高熵合金MoFeCrTiW涂层相结构的影响

4.2 TiC颗粒对高熵合金MoFeCrTiW涂层显微组织的影响

4.3 TiC颗粒对高熵合金涂层硬度的影响

4.4 高熵合金TiC/MoFeCrTiW涂层摩擦磨损性能

4.5 高熵合金TiC/MoFeCrTiW涂层电化学腐蚀性能

4.6 本章结论

第五章 结论

参考文献

致谢

附录

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