【摘 要】
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本文应用激光熔覆技术在铸铁基体表面制备了综合性能良好的AlCoCrFeNi高熵合金涂层。在高熵合金涂层中添加1 5wt.%的WC硬质颗粒与20wt.%的WS2提高复合涂层的力学性能。首先,试验过程中针对激光扫描功率（功率范围:150W-350W,梯度50W）和激光扫描速率（扫描速率范围:120mm/min-360mm/min,梯度60mm/min）进行两因素五水平完全试验,对不同工艺参数下制备的涂
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本文应用激光熔覆技术在铸铁基体表面制备了综合性能良好的AlCoCrFeNi高熵合金涂层。在高熵合金涂层中添加1 5wt.%的WC硬质颗粒与20wt.%的WS2提高复合涂层的力学性能。首先,试验过程中针对激光扫描功率（功率范围:150W-350W,梯度50W）和激光扫描速率（扫描速率范围:120mm/min-360mm/min,梯度60mm/min）进行两因素五水平完全试验,对不同工艺参数下制备的涂层的成形质量进行分析,选择两因素五水平完全试验中成形质量较优的参数组,然后采用单因素试验的方法,探究激光功率P和激光扫描速率V两者各自对高熵合金涂层性能的影响。使用XRD、EDS、SEM等分析仪器分析涂层的晶体结构、元素组成和分布以及表面和截面的微观形貌,使用显微硬度测试仪以及摩擦磨损测试仪分析涂层显微硬度、摩擦磨损性能及其断裂韧性,并将试样浸入3.5wt.%的NaCl溶液中进行耐腐蚀试验。（1）对所有两因素五水平完全试验试样进行涂层成形质量（表面宏观形貌、表面粗糙度、截面微观形貌、硬度）的分析。由分析结果可知,合理的激光扫描功率和激光扫描速率范围内,能够制备出表面成形质量较好,硬度较高的涂层。当激光扫描速率为240mm/min时,不同激光功率制备的涂层成形质量较好;当激光功率为200W时,不同激光扫描速率制备的涂层成形质量较好,选择这两组参数进行单因素试验。（2）选择激光扫描速率为240mm/min,通过单因素试验分析不同激光扫描功率对涂层性能的影响,由结果分析可知,涂层组织主要是以BCC和FCC作为主相,当激光扫描功率较大时,涂层中FCC相的衍射峰强度超过BCC相衍射峰,XRD分析中,并未出现WC的衍射峰,并且WS2的衍射峰较弱,但是出现了 Cr7C3和（Cr、Fe、W）C的衍射峰。改变激光扫描功率会导致涂层的显微硬度、摩擦磨损性能、耐腐蚀性以及断裂韧性发生显著的变化:随着激光扫描功率的增加,涂层的显微硬度先上升后降低,功率在150W-300W范围内硬度波动幅度较小,为981HV0.1-1143HV0.1,当功率达到350W时,涂层显微硬度下降明显;涂层的摩擦系数、磨痕宽度和深度先降低后上升,150W-250W范围内波动幅度较小,摩擦系数约为0.43-0.51,磨痕宽度和深度分别为392μm-472μm、12μm-14μm,当功率超过300W时,涂层的摩擦系数、磨痕宽度和深度上升明显,摩擦系数约为0.62-0.73,磨痕宽度和深度分别为503μm-652μm、15μm-18μm,涂层的磨损形式属于磨粒磨损;随激光功率增加（150W-300W）,涂层的自腐蚀电流密度先减小后增大,最小腐蚀电流为1.5764E-6A/cm2,当激光扫描功率达到350W时,自腐蚀电流密度下降,此时涂层孔隙和裂纹减少,厚度最高约为200μm;涂层的断裂韧性随激光功率增大先降低后上升,当激光功率为350W时,涂层的断裂韧性最大,为14.72Mpa·m1/2。（3）选择激光功率为200W,通过单因素试验分析不同激光扫描速率对涂层性能的影响,由结果分析可知,涂层中的物相组成与激光扫描速率组类似,但是改变激光扫描速率,涂层中BCC相的衍射峰基本高于FCC相的衍射峰。随着激光扫描速率的增加,涂层的显微硬度先增加后降低,波动幅度较小,约为998HV0.1-1143HV0.1;涂层的摩擦系数、磨痕宽度和深度先降低后上升,摩擦系数约为0.43-0.53,磨痕宽度和深度分别为392μm-453μm、12μm-15μm,磨损方式属于磨粒磨损;涂层的自腐蚀电流密度先降低后增加,最小腐蚀电流为1.5764E-6A/cm2;涂层的断裂韧性逐渐降低,最大值为 9.91Mpa·m1/2。
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