等离子原位制备VC增强Al1.5CoCrFeNi高熵合金熔覆层的组织与力学性能

王虎, 秦晓婷, 王智慧, 贺定勇

表面技术 ›› 2025, Vol. 54 ›› Issue (3) : 110-117.

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表面技术 ›› 2025, Vol. 54 ›› Issue (3) : 110-117. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.03.009
摩擦磨损与润滑

等离子原位制备VC增强Al1.5CoCrFeNi高熵合金熔覆层的组织与力学性能

  • 王虎1, 秦晓婷2, 王智慧2, 贺定勇2
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Microstructure and Mechanical Properties of VC Enhanced Al1.5CoCrFeNi High-entropy Alloy Cladding Layers by Plasma in Situ Synthesis Technique

  • WANG Hu1, QIN Xiaoting2, WANG Zhihui2, HE Dingyong2
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摘要

目的 制备不同含量碳化物增强BCC结构的高熵合金熔覆层,研究碳化物含量对其微观组织和力学性能的影响规律。方法 在Q235钢表面采用等离子原位合成技术制备Al1.5CoCrFeNi(VC)x(x为0、0.1、0.2、0.3)高熵合金熔覆层,研究VC含量对其物相组成、微观组织及力学性能的影响。结果 在x=0时,熔覆层为简单体心立方(BCC)固溶体结构,微观组织呈典型的树枝晶,枝晶内为富含Al、Ni的BCC固溶体,枝晶间为富含Cr、Fe的BCC固溶体。在加入V、C后(x为0.1、0.2、0.3),物相组成转变为BCC相、原位合成的VC增强相及少量的σ相。VC呈颗粒状、长条状及十字状,主要偏聚于基体的树枝晶间,少数从枝晶内析出,且随着V、C含量的提高,VC的析出量逐渐上升。TEM结果显示,原位合成的VC增强相与基体之间的界面整洁,无反应物生成。当VC的含量x由0提高至0.3时,熔覆层的硬度由529.3HV增至829.8HV,磨损率由34.88 mg/min降至2.45 mg/min。在x=0时,熔覆层的磨损形式以微观切削为主,以多次塑性变形为辅;在原位合成VC增强相后(x为0.1、0.3),熔覆层的磨损形式以微观切削为主。结论 原位合成VC对高熵合金起到了明显的强化作用,随着VC含量的增加(x为0~0.3),熔覆层的显微硬度和耐磨性逐渐增加。

Abstract

The work aims to prepare in situ carbide enhanced BCC structure high-entropy alloy cladding layers, and study the effect of design content of carbide on their microstructure and mechanical properties. Therefore, in situ VC enhanced Al1.5CoCrFeNi(VC)x (x=0, 0.1, 0.2, 0.3, mole ratio) high-entropy alloy were manufactured on the Q235 steel by plasma cladding. The effect of VC design content on their phases, microstructure, and mechanical properties were analyzed.

关键词

等离子熔覆;原位合成;高熵合金;VC;微观组织;力学性能

Key words

plasma cladding; in situ synthesized; high-entropy alloy; VC; microstructure; mechanical properties

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王虎, 秦晓婷, 王智慧, 贺定勇. 等离子原位制备VC增强Al1.5CoCrFeNi高熵合金熔覆层的组织与力学性能[J]. 表面技术. 2025, 54(3): 110-117
WANG Hu, QIN Xiaoting, WANG Zhihui, HE Dingyong. Microstructure and Mechanical Properties of VC Enhanced Al1.5CoCrFeNi High-entropy Alloy Cladding Layers by Plasma in Situ Synthesis Technique[J]. Surface Technology. 2025, 54(3): 110-117

基金

中央引导地方科技发展资金项目(246Z1816G);北华航天工业学院科研基金项目(CXPT202402)

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