【摘 要】
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304不锈钢凭借其良好的可加工性能、优异的耐腐蚀性能以及相对低廉的价格常被用于阀门的制造,但是由于其硬度偏低,耐磨损性能差等经常会导致在役阀门的泄露,这无疑会埋下巨大的安全隐患,最终不仅会损失财产,严重时还会危及人员的性命。在表面熔覆高熵合金涂层,可以有效的提高阀门的硬度、耐磨性及耐蚀性,降低更换的次数,不仅节省了成本,而且提高了安全性。采用激光熔覆技术,在304不锈钢表面熔覆FeCoNiCuAl
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304不锈钢凭借其良好的可加工性能、优异的耐腐蚀性能以及相对低廉的价格常被用于阀门的制造,但是由于其硬度偏低,耐磨损性能差等经常会导致在役阀门的泄露,这无疑会埋下巨大的安全隐患,最终不仅会损失财产,严重时还会危及人员的性命。在表面熔覆高熵合金涂层,可以有效的提高阀门的硬度、耐磨性及耐蚀性,降低更换的次数,不仅节省了成本,而且提高了安全性。采用激光熔覆技术,在304不锈钢表面熔覆FeCoNiCuAlNb高熵合金涂层。对比了不同行进速度及输出功率下熔覆层表面的宏观形貌及微观结构,得出最优参数为200W、420mm/min。涂层表面为排列致密美观的鱼鳞纹,光泽明亮且没有烧蚀,基体与熔覆层之间具有良好的冶金结合,熔覆层横截面没有出现明显的裂纹、气孔、夹杂等缺陷。熔覆层横截面的平均硬度最高为584Hv,约是基体硬度的3.34倍,耐磨损性能及耐腐蚀性能也达到了最优。以最优工艺参数制备FeCoNiCuAlNbx(x的摩尔量x=0.25,0.5,0.75,1.0)的高熵合金涂层。随着Nb含量的提高,熔覆层的厚度未发生明显变化,其厚度大约为500μm,熔覆层稀释率在15%左右。微观组织表现为顶部由细小而均匀的等轴晶组成,中部为粗大的等轴晶,底部为优先取向生长的柱状晶。涂层具有BCC,FCC和Laves相,涂层中Laves相含量随Nb含量的增加而增加。随着Nb含量的增加,硬度、耐磨性和耐蚀性先增大后减小,FeCoNiCuAlNb0.5的硬度最高,具有最佳耐磨性和耐蚀性。双层熔覆后涂层表面出现了氧化和烧损,第一层熔覆层与基体具有良好的冶金结合,第二层熔覆层与第一层熔覆层结合性不好,不仅出现了大面积的剥落,熔覆层中间还出现了裂纹。第一层微观组织表现为中部地区含有较多的等轴晶,靠近基体底部以及第二层熔覆层底部多为柱状晶。第二层熔覆层顶部以细小的等轴晶为主,底部是沿受热方向生长的柱状晶。具体表现为Laves相聚集并生长,在中部区域呈现蜂窝网格状。在底部区域由于温度梯度的影响,沿受热方向拉长,变的更加密集,呈现狭窄的蜂窝状。双层熔覆层横截面的平均硬度为614.3Hv,约是基体的3.13倍,最高硬度能达到715.4Hv。与单层熔覆相比,硬度与耐腐蚀性能的提升幅度较小。
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