非平衡制备CoCrFeNi系高熵合金组织及性能研究

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多主元高熵合金作为一种新型的合金材料,其设计理念打破传统合金以单一组元为主的模式,开创出全新的合金体系。高熵合金虽然组成元素较多,但其相结构大多为简单的固溶体结构,由于这一特性使得高熵合金在硬度、强度、耐腐蚀性等方面的性能较为突出。随着工业上对高性能材料的需求加大,高熵合金逐渐成为研究热点。本文使用机械合金化工艺和激光熔覆工艺成功制备了CoCrFeNi系高熵合金。在CoCrFeNiTiCu合金的基础上,添加Mo和V元素,以Co-Cr-Fe-Ni-Ti-Cu-Mo-V合金体系做为研究内容。借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、透射电镜(TEM)对合金组织和微结构进行分析,以及显微硬度测试、摩擦磨损性能测试和电化学腐蚀等测试方法对合金涂层的部分性能进行分析研究。探索了制备工艺参数对整个合金体系相形成及相结构的影响,研究了Mo和V两种元素及含量对合金组织结构造成的影响,以及V元素添加量对CoCrFeNiTiCuV_x合金部分性能的作用。采用机械合金化工艺制备CoCrFeNiTiCuV_x、CoCrFeNiTiCuMo_x、CoCrFeNiTiCuMo_xV_x三种合金粉末。其中,使用250转/分、300转/分、350转/分的转速对CoCrFeNiTiCuMo_x合金粉末球磨60小时后,结果发现,三种转速下球磨60小时的粉末均可形成固溶体相,相结构为体心立方结构(BCC)和面心立方结构(FCC)。使用300转/分,对CoCrFeNiTiCuV_x合金粉末球磨60小时,最终形成两种不同BCC结构的物相,使用相同参数制备CoCrFeNiTiCuMo_xV_x合金粉末,分析得到其相结构为BCC结构和FCC结构。再采用激光熔覆工艺制备CoCrFeNiTiCuV_x合金熔覆层,对熔覆层微观组织、性能进行表征分析。得到结合良好、组织无明显缺陷的熔覆层。涂层主要物相结构为BCC和FCC相,对性能分析发现V元素含量增加,其显微硬度随之增大,同时摩擦系数下降,耐磨性会呈增加趋势。耐腐蚀性呈下降趋势,腐蚀电流密度增大,腐蚀电位变小。
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