【摘 要】
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机械零件的疲劳磨损、腐蚀等失效大多发生在材料的表面,而激光熔覆技术制备表面增强涂层可以显著提升基材表面的显微硬度、耐磨耐蚀、抗氧化性等性能。由于高熵合金自身具备许多优异的性能,可利用激光熔覆技术在材料表面制备高熵合金涂层,以提高机械零件的使用寿命。CoCrFeNi系高熵合金具有良好的塑性、耐蚀性,但硬度较低,影响了其应用范围。Si作为一种典型的自熔性非金属元素,不仅可以提高涂层的成型性能,同时也可
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机械零件的疲劳磨损、腐蚀等失效大多发生在材料的表面,而激光熔覆技术制备表面增强涂层可以显著提升基材表面的显微硬度、耐磨耐蚀、抗氧化性等性能。由于高熵合金自身具备许多优异的性能,可利用激光熔覆技术在材料表面制备高熵合金涂层,以提高机械零件的使用寿命。CoCrFeNi系高熵合金具有良好的塑性、耐蚀性,但硬度较低,影响了其应用范围。Si作为一种典型的自熔性非金属元素,不仅可以提高涂层的成型性能,同时也可以对涂层起到强化作用。本文通过激光熔覆技术在45钢上制备CoCrFeNiSix（x=0.0、0.5、1.0、1.5、2.0）高熵合金涂层,研究Si含量对涂层组织及性能的影响,并对合金涂层分别进行600℃、800℃、1000℃退火处理,研究涂层在不同退火温度处理后组织及性能变化。主要研究结果如下:（1）激光熔覆CoCrFeNiSix高熵合金涂层中添加Si元素可以改善成型性,随着Si含量的增加,涂层与基材之间的润湿性增加,稀释率先增加后减小。（2）Si元素的添加会引起涂层物相与组织的变化,通过调控涂层中Si的含量,发现涂层由单一的fcc相(Si0.0)转化为fcc相与bcc相的混合相(Si0.5、Si1.0、Si2.0),最后全部转化为bcc相(Si2.0)。涂层组织随Si元素的添加由等轴晶(Si0.0)向树枝晶(Si0.5、Si1.0)变化,最后转化为等轴晶(Si1.5、Si2.0),整体晶粒细化。（3）Si元素的添加会使涂层的硬度提升,Si含量为0时,涂层的显微硬度为452.1 HV0.5,之后涂层硬度随Si含量的提升而增加,至Si2.0可以达到586.5HV0.5。另外,合金的耐磨性能与减摩性能也随Si含量的提升而改善。（4）Si元素的添加改善了合金涂层的耐蚀性能,涂层的腐蚀电位随Si元素的添加而变大,Si2.0较Si0.0正移约160m V,腐蚀倾向变小。腐蚀电流密度随Si含量的提升而减小,由1.17×10-6降为6.06×10-7A/cm2,腐蚀速率降低。涂层的腐蚀形貌由全面腐蚀变为局部腐蚀。（5）CoCrFeNi、CoCrFeNiSi、CoCrFeNiSi2.0高熵合金涂层经过600℃、800℃、1000℃退火处理后并未发现有新相的生成。CoCrFeNi涂层的硬度与耐磨性较热处理前有显著降低,且随退火温度升高而降低。CoCrFeNiSi涂层的硬度与耐磨性受温度影响较小。CoCrFeNiSi2.0涂层的硬度与耐磨性较热处理前有显著提升,其性能会随退火温度升高有小幅度增长。
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