多主元合金因为高熵效应,形成简单固溶体相,打破了吉布斯相率,并且因为硬度 较高,耐磨性较好,耐蚀性较好,电阻率和耐高温性能较高,高熵合金的研究前景受到 了极大的关注[6]。

目前,高熵合金的主要熔炼方法包括真空电弧熔炼和真空感应熔炼[7],但是我们知 道制备高熵合金的材料价格都很昂贵,采用上述制备方法其尺寸限制比较大,这就限制 了高熵合金的发展。为了克服这一缺点,并应用高熵合金的优点,目前有研究学者提出 了利用涂层技术。在基材的表面覆盖一层高熵合金涂层,这样就能利用高熵合金的诸多 优点,并在一定程度上克服了其尺寸的限制。制备高熵合金涂层的技术目前有激光熔覆 技术[8]、等离子熔覆技术[9]、磁控溅射技术[10][11]等。这些技术已经成为研究高熵合金应 用的新热点。78081

1 激光熔覆技术

使用激光熔覆的方法将高熵合金以涂层的方式使用,可以让原材料达到原本不能达 到的表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性等优良性能。通过这种技术,延长了在高速、高温、 高压、重载、腐蚀介质等环境下工作的零件的使用寿命;提高了零件的可靠性和质量; 增加了零件的竞争力等。

(1) 激光熔覆技术特点 激光熔覆是通过高能激光束,照射基体上放置的需要熔覆的 材料,使其快速凝固,让涂层与基体紧密结合的技术[12]。因为这种技术的凝固速度较电 弧炉熔炼快,所以极易形成细小的涂层组织,并且由于快速融化与凝固,对基体的影响 也很小,不会影响所需要基体的其它性能。

(2) 激光熔覆设备特点 我国现阶段多使用以下两种激光熔覆机;CO2 激光器,YAG 激光器。CO2 激光器是不间断输出,熔覆功率大多超过 3KW;YAG 激光器是脉冲输出, 有间断性,熔覆功率较低,多为 600W 上下。因为操作者不容易完全掌握设备的使用方 法,所以很依赖机器生产厂家的帮助,而且激光熔覆机成本较高,价格昂贵,需要仔细 维护,所以激光熔覆机一般用在特殊领域如实验室,普通工业制造、维修领域收益较低。论文网

(3) 激光熔覆高熵合金工艺 Ye XiaoYang[13]等研究了应用在 45#钢基体上的激光熔 覆技术,通过这种技术制备了 AlxFeCoNiCuCr 高熵合金涂层,详细研究了它的性能,并 研究了激光参数对于涂层宏观成形的影响,且总结出,激光熔覆 AlxFeCoNiCuCr 的最佳 参数有:激光功率为 1400-1800W,扫描速度为 16-22mm/s,光斑直径为 3。5-4mm 以及 多通道熔覆的重叠量为 1。0-1。5mm。研究表明,随着 Al 含量的增加,AlxFeCoNiCuCr 高

熵合金涂层展现出更高的硬度,更好的耐磨性能和更好的耐腐蚀性能[14]。

Zhang Hui[15]等采制备了 FeCoNiCrCuTiMoAlSiB0。5 高熵合金,其微观组织为板条状 马氏体相。具有优良的硬度(11。3GPa)、弹性常数(187。1GPa)、断裂韧性(50。0MPa) 和用激光熔覆技术耐高温软化性(高达 900℃)。研究表明,由于激光快速凝固和间隙硼 溶质共同作用,提高了晶格畸变能,从而促进了马氏体相的形核,大大改善了高熵合金 的硬度和断裂韧性[8]。

相比上世纪 90 年代,激光熔覆技术已经有了长足的进步,将其应用在高熵合金涂 层的制备上,在国内已经进行了尝试且效果不错,但是对于不同的合金成分,激光熔覆 技术的工艺参数也有所区别,仍需广大研究者的努力。

2 微束等离子熔覆技术

等离子熔覆技术是利用喷嘴射出一个温度极高,速度极大的等离子射流,合金粉末 被送入该等离子束后被瞬间加热形成熔融或半融状态的粒子射线,射到工件表面,在基 体表面形成熔覆层。等离子熔覆具有热影响小,涂层厚度可控且杂质少等优点[16][17]。

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