【摘 要】
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高熵合金是由五种或五种以上元素构成且每种元素的摩尔分数介于5%至35%之间的一种新型合金。高熵合金因其特殊的热力学、结晶学、动力学效应,具有许多传统合金不具备的高强度、高耐磨性和高耐腐蚀的性等特点。激光熔覆是一种新型的表面改性、增材制造技术,具有高精密度、可控性强,对基体热影响小,冶金性能好等特点。本文采用激光熔覆技术在ZG25Mn Ni铸钢表面制备了FeCoNi2CrMnV0.5Nbx（x=0、
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高熵合金是由五种或五种以上元素构成且每种元素的摩尔分数介于5%至35%之间的一种新型合金。高熵合金因其特殊的热力学、结晶学、动力学效应,具有许多传统合金不具备的高强度、高耐磨性和高耐腐蚀的性等特点。激光熔覆是一种新型的表面改性、增材制造技术,具有高精密度、可控性强,对基体热影响小,冶金性能好等特点。本文采用激光熔覆技术在ZG25Mn Ni铸钢表面制备了FeCoNi2CrMnV0.5Nbx（x=0、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2）高熵合金涂层。利用X射线衍射、扫描电镜等测试方法对高熵合金相结构和微观组织进行表征,并对高熵合金涂层的显微硬度、耐磨损性能以及耐腐蚀性能进行了测试。通过进行激光熔覆单一因素工艺试验,探究了激光工艺参数对高熵合金涂层的影响。随着激光功率的提高,FeCoNi2CrMnV0.5Nbx高熵合金涂层的熔宽、熔深以及稀释率逐渐增大;随着扫描速度的提高,高熵合金涂层的熔宽、熔深与稀释率呈下降的趋势。稀释率对高熵合金涂层成分、组织、性能方面均有影响。当激光功率1100W～1200W,扫描速度0.006 m/s时,高熵合金涂层与母材形成良好的冶金结合,成形较好,高熵合金粉末完全熔化,无气孔裂纹等缺陷,同时具有相对低的稀释率。激光熔覆获得的FeCoNi2CrMnV0.5高熵合金涂层为典型的单相柱状晶结构,由单一的面心立方固溶体相组成。加入Nb元素后,FeCoNi2CrMnV0.5Nbx高熵合金涂层转变为树枝晶结构,枝晶为面心立方固溶体相,枝晶间为面心立方相与Laves相交替生长的网络状共晶组织。Nb元素富集在晶间的共晶组织,随着Nb元素含量的增加,Laves相含量逐渐增大,高熵合金涂层由亚共晶结构（x＜1.0）,转变为完全共晶结构（x=1.0）,过共晶结构（x＞1.0）,初生相也由面心立方相固溶体转变为Laves相。随着Nb元素含量的增高,FeCoNi2CrMnV0.5Nbx高熵合金涂层的显微硬度逐渐升高,摩擦系数以及磨损量逐渐减小。当Nb含量x=1.2时,高熵合金涂层上部的显微硬度达到631.1 HV,相比于母材和FeCoNi2CrMnV0.5高熵合金涂层硬度分别提升了4倍和2倍,耐磨损性能分别是母材和FeCoNi2CrMnV0.5高熵合金涂层的14.2倍和9倍。FeCoNi2CrMnV0.5Nbx高熵合金涂层在3.5 wt.%NaCl溶液中耐腐蚀性能优于ZG25MnNi铸钢和FeCoNi2CrMnV0.5高熵合金涂层。随着Nb元素含量的增加,高熵合金涂层的耐腐蚀性能先增强后减弱,当Nb含量x=0.8时,FeCoNi2CrMnV0.5Nbx高熵合金涂层具有最强的耐腐蚀性能。
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