激光熔化沉积制备CrMnFeCoNi高熵合金腐蚀及摩擦磨损行为研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Jul-83
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本论文以激光熔化沉积技术制备的CrMnFeCoNi高熵合金为研究对象,根据成形过程中不同位置处热循环次数差异将样品分为上、中、下三个区域,并针对不同区域样品开展显微结构表征,研究了不同热循环次数CrMnFeCoNi高熵合金在3.5 wt.%NaCl及0.5M H2SO4溶液中的腐蚀行为,同时研究了不同热循环次数CrMnFeCoNi高熵合金在空气及上述腐蚀液中的摩擦磨损行为,最后探究了各样品在液氮低温极端环境下的拉伸及摩擦磨损行为。借助极化曲线、阻抗谱、扫描电子显微镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)分析结果对不同热循环次数CrMnFeCoNi高熵合金在3.5 wt.%NaCl及0.5M H2SO4溶液中的耐腐蚀性能进行了综合评价。极化曲线结果表明,在0.5M H2SO4溶液中出现了更加明显的钝化现象,各样品在两种腐蚀液中的耐腐蚀性能随热循环次数的增加而逐渐降低,样品(上)具有最小的自腐蚀电流密度;阻抗谱结果表明,在两种腐蚀液中样品(上)具有最大的阻抗值、容抗弧直径及电荷转移电阻;通过SEM观察到样品(上)在3.5 wt.%NaCl溶液中点蚀坑数量较少,尺寸较小;而各样品在0.5M H2SO4溶液中出现了沿晶粒方向较为规整的腐蚀,并且未出现明显的元素选择性腐蚀。采用XPS对腐蚀后样品表面产物进行了分析,样品(上)在3.5wt.%NaCl溶液中表面(Cr+Ni+Co)/(Fe+Mn)原子比较高,在0.5M H2SO4溶液中表面钝化膜中Cr及结合水含量较高,具有更加稳定的耐腐蚀性能。CrMnFeCoNi高熵合金的硬度随热循环次数的增加逐渐增加,样品(下)具有最高的硬度值。结合各样品在空气、3.5 wt.%NaCl及0.5M H2SO4溶液中的摩擦系数、质损量、表面形貌及表面粗糙度对耐磨损性能进行了评估。与空气中的磨损结果相比,在腐蚀液的润滑、腐蚀及冲击作用下,在降低各样品的摩擦系数和表面粗糙度的同时也增大了质损量。随着热循环次数的增加,样品的摩擦系数、质损量及表面粗糙度减小,因此样品(下)具有最好的耐磨损性能。CrMnFeCoNi高熵合金在常温及液氮低温环境下的拉伸结果均表明,各样品的强度随热循环次数增加而增加,而延伸率逐渐减小;液氮低温环境下的断口韧窝尺寸大且浅,第二相颗粒减少,各样品的强度及延伸率有所增加。液氮低温环境摩损结果与前文呈现一致的规律性,即样品(下)的摩擦系数、质损量及表面粗糙度最小,耐磨损性能较好,但由于液氮汽化将小磨屑颗粒聚集长大后参与摩擦,形成大量沟槽,导致样品的质损量及表面粗糙度与常温结果相比有所增加。
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