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铜及铜合金具有优异的耐海水腐蚀性和耐海洋生物腐蚀性,广泛应用于海洋工程的关键零件中,但由于其强度低、耐磨性差,零件表面常因磨损、空泡等而失效,从而影响铜合金零件的服役性能和服役寿命。因此,针对铜基零件表面的失效修复对于延长铜基零件的服役年限,减少资源浪费等具有重要意义。然而,铜基零件表面修复工艺存在特殊的难点问题。首先,由于铜具有很高的红外激光反射率,造成铜复合粉末激光熔覆工艺中激光能量吸收率低,无法正常完成熔覆过程。其次,铜复合粉末熔覆制备的涂层,由于存在晶间腐蚀、小孔腐蚀,涂层的耐腐蚀性能明显低于铜基原型零件的表面耐腐蚀性。为此,本文针对铜粉对红外激光反射率高和激光能量吸收率低的问题,提出了通过铜粉表面包覆C和Al2O3,达到提高激光高能量吸收率的目的。通过铜复合粉末激光熔覆修复失效零件表面的几何尺寸。为了解决铜复合粉末激光熔覆涂层的表面耐腐蚀性能差的问题,提出了在表面尺寸修复涂层的基础上,熔覆一层高熵合金涂层。利用表面高熵合金涂层具有独特的设计理念和优异的综合性能,保证表面修复具备良好的综合性能。本文主要研究工作如下:(1)为了解决金属粉末(铜粉)红外激光反射率高、低吸收率问题,提出溶胶-凝胶和热处理相结合的复合粉末制备方法,对铜粉表面进行包覆处理。通过优化热处理温度和时间,获得粒径和球形度与原始粉末相比差异较小的铜复合粉末。通过试验研究分析激光熔覆工艺参数对铜复合涂层熔覆质量和力学性能的影响,得出一组合适的激光熔覆铜复合粉末涂层工艺参数,实现了在铜基零件表面完成铜复合粉末激光熔覆过程。(2)研究分析了在铜基零件表面激光熔覆铜基涂层的特殊性。经过对铜粉末表面包覆后的铜复合粉末激光熔覆制备的涂层,涂层耐腐蚀性能明显下降。通过电化学极化特性曲线分析,并结合涂层金相组织,明确了铜复合粉末熔覆涂层存在晶间、小孔腐蚀问题。为了解决铜复合粉末激光熔覆涂层存在耐腐蚀性差的问题,提出了在激光熔覆铜基涂层的基础上熔覆高熵合金涂层,进一步完善激光熔覆表面修复的解决方案。(3)通过对高熵合金体系混合熵、混合焓和原子半径差等相结构判定参数的计算,设计了适用于铜基表面的Co Cr Fe Ni Mo高熵合金成分。利用正交表安排了多因素试验,结合Taguchi和TOPSIS法相结合的分析方法,优化涂层稀释率和接触角。优化结果表明,涂层主要由FCC相和μ相组成,以树枝晶结构为主,涂层和基体之间形成了良好的冶金结合。涂层的平均显微硬度为645HV0.2,磨损量为0.0013g、自腐蚀电流密度为4.094×10-7A·cm-2。涂层的显微硬度、耐磨性和耐腐蚀均优于基体。(4)通过在高熵合金中主动添加不同含量的Cu元素,选择Co Cr CuxFe Ni Mo(x=0,0.3,0.5,0.7,1.0,1.3)高熵合金体系,考察Cu元素在高熵合金涂层中的偏析现象对涂层可能造成的组织结构和性能影响。结果表明,当x≤0.7时,涂层以FCC相和μ相为主相;当x=1.0和1.3时,涂层以FCC相、BCC相和μ相为主相。μ相可有效阻碍摩擦副微凸体对涂层的微切入和微剪切。Cu0~Cu1.3涂层在3.5%的Na Cl溶液中的耐腐蚀性变化复杂,涂层的耐蚀性从高到低为:Cu0.7、Cu0.3、Cu1.3、Cu0.5、Cu0、Cu1.0。结果表明,少量的Cu偏析对涂层的综合性能影响不大。(5)通过改变Mo含量,对Co Cr Cu0.3Fe Ni Mox(x=0,0.3,0.5,0.8,1.0)高熵合金涂层物相调控及性能影响做进一步的分析。结果表明,Mo0涂层主要为FCC相;Mo0.3~Mo1.0涂层增加了BCC相和μ相。当加入过量的Mo元素后,涂层中BCC相逐渐减少,形成了以μ相作为调整涂层性能的主相,涂层的平均微观硬度和耐磨性均得到提高。涂层中产生的μ相对于提高涂层的显微硬度和耐磨性有积极作用。随着Mo含量的增加,Mo0~Mo1.0涂层耐腐蚀性从高到低为:Mo1.0涂层、Mo0.3涂层、Mo0.5涂层、Mo0.8涂层、Mo0涂层。涂层中枝晶组织BCC相和μ相电位较高。研究结果表明,通过改变Mo含量,对涂层的综合机械性能和耐腐蚀性能具有明显的调控作用,达到表面强化的目的。