2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、采用激光熔覆工藝,通過正交試驗優(yōu)化激光加工參數(shù),在低成本Q235鋼基體表面制備了AlCoCrCuFeNiTi系高熵合金涂層。利用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、X射線衍射儀分析了激光熔覆試樣的組織結(jié)構(gòu);利用顯微/維氏硬度計、磨料磨損試驗機、電化學(xué)工作站測試了高熵合金樣品的硬度、耐磨性、耐蝕性。
  研究表明,在Q235鋼基體表面激光熔覆制備AlCoCrCuFeNiTi系高熵合金涂層的最佳工藝參數(shù)為:激光功率P=2500

2、W,掃描速度V=3mm/S,熔覆粉末厚度d=1.0mm,光斑直徑D=4.0mm。
  AlCoCrCuFeNiTi系高熵合金試樣主要由熔覆區(qū)、結(jié)合區(qū)、熱影響區(qū)及基體組成。熔覆層與基體結(jié)合良好;在激光的快速加熱及快速凝固條件下,熔覆區(qū)主要由等軸晶、柱狀晶組成,其上分布有球狀納米粒子及“梅花狀”粒子等。Al2CoxCrCuFeNiTi高熵合金涂層在加工過程中易產(chǎn)生裂紋,主要原因是熔覆層中存在殘余應(yīng)力。通過在熔覆粉末中添加適量的Si元素

3、可抑制裂紋的產(chǎn)生。能譜分析表明,AlCoCrCuFeNiTi系高熵合金涂層中存在成分偏析,但程度較小。
  高熵效應(yīng)使得AlCoCrCuFeNiTi系高熵合金涂層相結(jié)構(gòu)簡單,為FCC、BCC結(jié)構(gòu)及Laves相,Ni元素和Ti元素在一定程度上促進了BCC結(jié)構(gòu)的生成,抑制了FCC結(jié)構(gòu)的生成;Co元素在一定程度上促進了FCC結(jié)構(gòu)的生成,抑制了BCC結(jié)構(gòu)的生成。
  Al2CoCrCuFeNixTi高熵合金表面顯微硬度最高為968H

4、V,在激光的快速加熱及快速冷卻作用下,所得的顯微組織極其細小致密,為獲得高硬度提供了保證;此外,元素中原子半徑差異使得晶格畸變更加嚴重,增強了固溶強化效應(yīng)。隨著Ni含量的增加,硬度呈增加趨勢。Al2C0xCrCUFeNiTi高熵合金熔覆層表面最高硬度達1050HV,約為基體Q235鋼的5倍,合金中大量的固溶體產(chǎn)生強烈的固溶強化作用,析出的細小球狀粒子也起到彌散強化作用。隨著Co元素含量的增加,合金表面硬度呈下降的趨勢。原因在于:FCC晶

5、體結(jié)構(gòu)硬度較低,BCC晶體結(jié)構(gòu)硬度較高。隨著Ni含量的增加,合金中的BCC結(jié)構(gòu)增加,故硬度提高。Al2CoCrCuFeNiTix高熵合金激光熔覆層具有較高的硬度,合金表面最高硬度為988HV,約為基體Q235鋼的4.5倍,大原子半徑Ti元素的加入產(chǎn)生晶格畸變,固溶強化作用明顯;等軸晶間析出的細小“梅花狀”粒子、細小球狀粒子起到彌散強化作用,使高熵合金涂層具有高硬度。
  AlCoCrCuFeNiTi系高熵合金涂層的相對耐磨性與基體

6、Q235鋼相比均有較大提高。Al2CoCrCuFeNixTi高熵合金涂層的相對耐磨性隨Ni含量的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。原因在于:合金的硬度對耐磨性有貢獻,同時,合金的塑性也會影響耐磨性。Ni0.0、Ni0.5和Ni1.0合金具有一定的硬度,同時又具有一定的塑性,所以耐磨性相對較大,而Ni1.5和Ni2.0合金脆性較大,使得其相對耐磨性與Ni1.0合金相比有所降低。Al2CoxCrCuFeNiTi高熵合金涂層隨著Co元素含量的增加,

7、相對耐磨性呈降低的趨勢。
  AlCoCrCuFeNiTi系高熵合金涂層在1mol/LNaOH溶液中、3.5%NaCl溶液中、0.5mol/LH2SO4溶液中、0.5mol/LHCl溶液中、0.5mol/LHNO3溶液中,與基體Q235鋼相比,自腐蝕電流密度(Icorr)降低,自腐蝕電位(Ecorr)除少數(shù)合金外,均有所正移。說明施加高熵合金涂層可對Q235鋼起到保護作用。原因在于:高熵合金涂層的組織結(jié)構(gòu)、元素的特性、涂層的表面狀

8、態(tài)、涂層表面生成的鈍化膜等均對耐蝕性能有不同程度的影響。Al2CoCrCuFeNiTix高熵合金涂層在0.5mol/LH2SO4溶液中,除Ti1.0合金涂層外,其他合金涂層均出現(xiàn)了二次鈍化。隨著的時間的延長,鈍化膜的薄弱部位發(fā)生破壞,涂層中的Cu2+遇到H2SO4溶液中S2-時發(fā)生反應(yīng),生成Cu2S形成二次鈍化。
  循環(huán)極化曲線表明,AlCoCrCuFeNiTi系高熵合金涂層在3.5%NaCl溶液及0.5mol/LH2SO4溶液

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