论文部分内容阅读
多元高熵合金(HEA)概念一经提出便被广泛使用。高熵合金是指主要元素种类≥5种、且其中每一种主要元素的原子百分比在5％~35%之间，但是却没有一种元素的原子百分含量超过50%而成为唯一的主要元素的合金。高熵合金具有一系列传统合金无法比拟的优异性能，如高硬度、高强度、抗磨损、耐腐蚀、抗高温氧化和独特的磁学性能等，因此多元高熵合金具有广阔的应用前景，可成为新一代大量开发应用的高技术材料。 本文采用真空非自耗电弧炉熔炼、铜模水冷制备 FeCoNiCuCrx(x=0,0.21,1.0,2.15,3)高熵合金，利用 XRD、SEM、EDS等研究了铸态高熵合金的相结构及显微组织，发现随着Cr含量增加，铸态高熵合金的相结构由单一的FCC结构转变为BCC+FCC结构，组织形态是典型的树枝晶，Cu元素在枝间大量富集，其他元素在晶枝内的分布比较均匀。 借助自行搭建的电火花-计算机沉积系统，通过数控化沉积方法，采用参数化等间距点焊式沉积策略，在45钢表面制备出1、3和5层的FeCoNiCuCrx(x=0,0.21,1.0,2.15,3)高熵合金涂层，利用 XRD、SEM、EDS等研究了高熵合金涂层的微观结构，发现涂层的致密性较好，沉积1层的涂层厚度约为10μm，沉积3层的涂层厚度约为17μm，沉积5层的涂层厚度大致为25μm。沉积1层的涂层具有FCC+BCC结构，随着沉积层数的增加，涂层逐渐过渡到 FCC结构。涂层表面的自然形貌为溅射状花纹，涂层的截面呈现出柱状树枝晶组织。EDS分析发现涂层中Fe元素含量高于实际配置量，这是沉积过程中基底材料45钢表面熔化所致。 在3.5 wt.%NaCl溶液中的耐蚀性研究表明，对FeCoNiCuCrx(x=0,0.21,1.0,2.15,3)铸态高熵合金和采用数控化沉积制备有 FeCoNiCuCrx(x=0,0.21,1.0,2.15,3)高熵合金涂层的45钢试样而言，随着Cr含量增加，Cu含量降低，其耐蚀性逐渐提高，且其耐蚀性都优于45钢，这是由于铸态高熵合金和涂层试样表面形成较多的Cr氧化物钝化膜，从而使其耐蚀性提高。还发现涂层的厚度增加也有助于提高耐蚀性，这主要是沉积层数的增加使涂层的均匀性和抗侵蚀能力提高所致。