铝合金表面激光熔覆高熵合金工艺研究

来源 :石家庄铁道大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenyingtg
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铝合金由于质量轻、比强度高、导热性能好等优点,在工程领域被广泛应用,但其硬度低、耐热性较差,在高压和高温环境下,表面容易受到损伤,从而阻碍其在工程领域的进一步发展。通过激光熔覆技术在铝合金表面熔覆高硬度和高耐热性的高熵合金涂层,具有成形工艺简单、层间结合性能优良、涂层硬度高及耐热性能优异等特点,可以达到改善铝合金表面性能的目的。首先,按照粉末热膨胀系数的不同设计了梯度过渡层。将Al Si10Mg粉末与单质Fe、Co、Cr、Ni、Mo混合的高熵合金粉末按90:10混合,在无超声无重熔、无超声+重熔、超声+重熔三种工艺下进行第一梯度层激光熔覆成形,前两种工艺熔覆层内部及层间均出现气孔,超声+重熔工艺下熔覆层表面平整,层间结合处存在个别气孔;第二梯度层的成分分别为30%Al Si10Mg+70%Fe Co Cr Ni Mo(30:70)和60%Al Si10Mg+40%Fe Co Cr Ni Mo(60:40),60:40的混合粉末能与第一梯度层间实现良好的冶金结合,30:70的混合粉末则出现热裂纹;60:40第二梯度层上无法继续激光熔覆30:70第三梯度层。然后,针对6061铝基体/90:10第一梯度层/60:40第二梯度层激光熔覆微观组织进行了分析。XRD和SEM结果表明,60:40单质混合粉末的第一梯度层存在α-Al相、Al-Si共晶相和在枝晶间析出少量的σ相,Al-Si共晶由柱状晶转变为致密等轴晶,第二梯度层与第一梯度层的界面处为长条状枝晶,到顶部枝晶变得细小,枝晶上主要是富Fe和Cr的无序BCC(A2)相和Mo Si2、Mo5Si3相,枝晶间是富Al、Ni和Co有序BCC(B2)相与FCC相的α-Al交织在一起,σ相转变为Fe-Cr的BCC相。最后,针对梯度过渡自混粉60:40成形块进行了硬度和耐高温性分析。第一梯度层由于铝合金粉末比例高硬度为115 HV,与基体硬度110 HV相差不大;第二梯度层随着高熵合金含量的增加平均硬度达到658 HV,将近基体的6倍;梯度熔覆层升温至1400℃后,除了579℃存在放热峰以外,没有其它熔化峰;550℃+24h均匀化处理后,熔覆层涂层依旧为FCC和BCC双相结构,组织由非晶态转变为晶态,熔覆层硬度显著提高的同时兼具良好的耐高温性能。
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