【摘 要】
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高熵合金的发展日新月异,而高熵合金的性能研究和制备手段也同样是研究焦点。激光熔覆法作为一种制备高熵合金的手段,形成的熔覆层具有许多优点。然而目前对于激光熔覆制备四元非等原子比的高熵合金的研究较少。本文采用激光熔覆法制备了Fe50Mn30Co10Cr10高熵合金,分别从激光熔覆工艺参数、Nb元素加入及加入量、多层激光熔覆技术这三个方面进行了研究。结果表明在激光功率200W,扫描速度5mm/s的参数下
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高熵合金的发展日新月异,而高熵合金的性能研究和制备手段也同样是研究焦点。激光熔覆法作为一种制备高熵合金的手段,形成的熔覆层具有许多优点。然而目前对于激光熔覆制备四元非等原子比的高熵合金的研究较少。本文采用激光熔覆法制备了Fe50Mn30Co10Cr10高熵合金,分别从激光熔覆工艺参数、Nb元素加入及加入量、多层激光熔覆技术这三个方面进行了研究。结果表明在激光功率200W,扫描速度5mm/s的参数下得到了成形最好的Fe50Mn30Co10Cr10高熵合金熔覆层。熔覆层主要由FCC相和HCP相组成,也可观察到BCC相。熔覆层的顶部是细小的等轴晶,底部是垂直于等温线方向生长的柱状晶。熔覆层最大硬度值为292.9HV。在激光功率为200W、扫描速度为7mm/s时,熔覆层耐磨性最佳,在本文试验条件下失重为0.0215g,平均摩擦系数为0.6294。熔覆层的磨损类型是黏着磨损和磨粒磨损兼具的复合磨损形式。制备了Fe50-XMn30Co10Cr10Nb X（X=2.5,5,7.5,10,at.%）高熵合金熔覆层并对相结构进行了计算预测。研究发现随着Nb元素加入,熔覆层中出现了Laves相。Laves相为富Nb金属间化合物,主要分布在晶界处。熔覆层硬度值随着Nb元素加入量的增加而先上升后下降。当Nb=7.5at.%时,熔覆层整体硬度值最高为428.9HV,平均硬度为382.3HV。在该参数下耐磨性也最好,在本文试验条件下平均失重最小,为0.0132g,平均摩擦系数最小,为0.5974。熔覆层磨损类型为黏着磨损和磨粒磨损的复合磨损形式。采用多层熔覆技术制备了Fe50Mn30Co10Cr10高熵合金熔覆层。多层熔覆层表面出现了氧化、烧损的现象,在熔覆层内部也观察到了一些裂纹。在激光热循环的影响下,三层熔覆层最高硬度为285.1HV。在本文试验条件下熔覆层平均失重为0.0264g,平均摩擦系数为0.6915。磨损形式仍为磨粒磨损和黏着磨损兼具的复合磨损形式。单层双面熔覆试样的最大抗拉强度和最大延伸率,分别为692.4MPa和21.3%,呈现为韧性断裂。多层熔覆后获得的块体试样平均抗拉强度为705.4MPa,平均延伸率为7.9%,断裂方式以解理断裂为主。
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