激光熔覆CoCrCu0.4FeNi高熵合金涂层的微观组织和相稳定性分析 - 徐洪洋; 卢金斌; 彭漩; 马明星; 孟雯露; 李洪哲 (粉末冶金技术, 2024)
TG174.4; 为提高零部件的硬度和耐磨性,采用Co、Cr、Cu和Ni单质金属粉末在Q235钢基体上激光熔覆CoCrCu0.4FeNi高熵合金涂层,利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪分析了涂层的微观组织,测试了涂层的显微硬度,并利用第一性原理计算了涂层中各相的晶格常数和弹性常数.结果表明,涂层与基体形成了良好的冶金结合,且无宏观裂纹和气孔等缺陷;涂层微观组织主要由树枝晶和枝晶间组成,其中树枝晶为一种面心立方相(FCC1),富Cu贫Cr,枝晶间为另一种面心立方相(FCC2),富Cr贫Cu.涂层厚度约为1.50～1.98 mm,涂层枝晶大小约为7.9～10.4μm.涂层的显微硬度约为HV0.2 170～230,约为基体1.7倍,随着与涂层表面距离的增加,涂层的硬度逐渐降低.另外,激光功率越低,扫描速度越大,树枝晶越细小,细晶强化的作用越强,涂层的硬度越高.涂层中面心立方(FCC)相的晶格常数计算值与实验值误差为1.33％～2.60％,FCC相的生成热均为负值,且弹性常数C11、C12和C44满足立方结构高熵合金的力学稳定性限制条件,可知FCC相是稳定的.由剪切模量与体积模量之比(G/B)＜0.57、泊松比(v)＞0.26可知,树枝晶和枝晶间处的FCC相总体呈现韧性特征.从涂层下部到上部,计算的弹性模量逐渐增加,硬度增大,与实验硬度变化规律相符合.