激光熔覆AlCrCoFeNiMo_省略_0_25_高熵合金涂层刀具的性能_张爱荣
激光增材制造AlxCoCrFeNi高熵合金的组织与性能
第 1 期第 220-230 页材料工程Vol.52Jan. 2024Journal of Materials EngineeringNo.1pp.220-230第 52 卷2024 年 1 月激光增材制造Al x CoCrFeNi 高熵合金的组织与性能Microstructure and properties of Al x CoCrFeNi high entropy alloys fabricated by laser additive manufacturing于丽莹1，王晨1，2，朱礼龙1，张华1，黄海亮1，阮晶晶1，张尚洲1，江亮1，周鑫1*（1 烟台大学 精准材料高等研究院，山东 烟台 264005；2 中南大学 粉末冶金国家重点实验室，长沙410083）YU Liying 1，WANG Chen 1，2，ZHU Lilong 1，ZHANG Hua 1，HUANG Hailiang 1，RUAN Jingjing 1，ZHANG Shangzhou 1，JIANG Liang 1，ZHOU Xin 1*（1 Institute for Advanced Studies in Precision Materials ，Yantai University ，Yantai 264005，Shandong ，China ；2 State Key Laboratory of PowderMetallurgy ，Central South University ，Changsha 410083，China ）摘要：为了研究Al 含量对FeCoCrNi 合金组织性能的影响，采用多路送粉激光熔覆设备高通量制备Al x CoCrFeNi 高熵合金（0≤x ≤0.9），通过X 射线衍射仪、金相显微镜、扫描电子显微镜、电子探针和显微硬度计测试合金的相组成、显微组织结构、成分和硬度。
结果表明：随着Al 含量的增加，Al x CoCrFeNi 高熵合金由单一FCC 相（x ≤0.35）转变为FCC+BCC 双相结构（0.35<x <0.85），最后转变为单一BCC 结构（x ≥0.85）。
210984079_激光熔覆CoCrCu0.4FeNi_高熵合金涂层的微观组织和性能
表面技术第52卷第3期激光熔覆CoCrCu0.4FeNi高熵合金涂层的微观组织和性能徐洪洋1，卢金斌1，彭漩1，马明星2（1.苏州科技大学 机械工程学院，江苏 苏州 215009；2.中原工学院 材料与化工学院，郑州 450007）摘要：目的提高零部件的硬度和耐磨性。
方法采用Ni-Cr-B-Si、Co-Cr-B-Si自熔合金以及Cu粉在Q235钢基体上激光熔覆CoCrCuFeNi高熵合金涂层，激光功率为2.2、2.4 kW，扫描速度为9、12 mm/s，利用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）分析涂层的微观组织，并测试了涂层的显微硬度。
结果 Cu含量较高的涂层与基体形成了良好的冶金结合，但在涂层中存在严重的Cu偏析现象；Cu含量较低的涂层与基体结合处附近存在少量孔洞缺陷，局部区域具有调幅分解，涂层微观组织主要由树枝晶和枝晶间组成，树枝晶为FCC1，富Cu贫Cr，枝晶间为FCC2，富Cr贫Cu，还存在少量的纳米相，形成了具有C和B间隙固溶的CoCrCu0.4FeNi高熵合金涂层。
熔覆的涂层厚度为2.19~2.58 mm，涂层枝晶厚度为2.2~7.3 μm，且枝晶越小，硬度越高。
涂层的显微硬度为280~300HV0.2，基体的硬度为110~130HV0.2，约为基体的2.5倍。
结论采用Ni-Cr-B-Si、Co-Cr-B-Si自熔合金和Cu粉激光熔覆了CoCrCuFeNi高熵合金涂层可提高Q235钢基体的硬度。
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。
关键词：激光熔覆；高熵合金；显微硬度；涂层；调幅分解；CoCrCuFeNi中图分类号：TG174.4 42 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)03-0418-11DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.03.040Microstructure and Properties of Laser CladdingCoCrCu0.4FeNi High Entropy Alloy CoatingXU Hong-yang1, LU Jin-bin1, PENG Xuan1, MA Ming-xing2(1. School of Mechanical Engineering, Suzhou University of Science and Technology, Jiangsu Suzhou 215009, China;2. School of Materials and Chemical Engineering, Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou 450007, China)ABSTRACT: Due to the low hardness, poor wear resistance and corrosion resistance of the parts made of low carbon steel, the收稿日期：2022–01–10；修订日期：2022–04–19Received：2022-01-10；Revised：2022-04-19基金项目：国家自然科学基金资助项目（11902212）Fund：National Nature Science Foundation of China (11902212)作者简介：徐洪洋（1996—），男，硕士研究生，主要研究方向为金属材料的增材制造和数值模拟研究。
激光熔覆高熵合金涂层摩擦磨损性能的研究进展
研究述评丨深度Research Review Special激光熔覆高墻合金涂层摩擦磨损性能的研究进展丁林(皖西学院机械与车辆工程学院，安徽六安237012)［摘要］高爛合金凭借特有的合金设计理念和优异的性能，在工业生产中具有巨大的应用潜力，并已成为研究学者关注的焦点。
概括了高爛合金的设计准则和性能特性。
激光熔覆作为一种新型的表面工程技术,为高爛合金的工业应用开辟了新的空间。
同时，重点阐述了激光熔覆高爛合金涂层摩擦磨损性能的研究进展，并展望了激光熔覆高爛合金未来的研究发展方向。
［关键词］激光熔覆；高爛合金;摩擦磨损性能;研究进展0引言材料是与能源和信息一起被视作对当今社会发展起到极其重要作用的三大支柱产业。
金属材料是材料领域中最为常见的一类，其在国防、设备以及日常生活中起着其他材料无法替代的作用。
金属材料—般是指纯金属和合金两个大类。
铝、铮、铁、猛、钳等纯金属由于其性能单一而无法满足现代社会工业发展的需求⑴。
随着现代科技和制造业的快速发展,人们对在不同工况下工作设备的摩擦磨损性能要求愈来愈高，因而，众多科研人员对合金进行了深入研究,将几种纯金属元素相混合,或再添加少量碳化物、氮化物等，制备出各种类型的合金，这往往能极大地提高材料的使用性能⑵，例如钻基合金、镁合金、耙合金、镰基合金、铁基合金等37］,已广泛应用于工业和实际生产中。
然而这些传统合金主要是基于一种主元素，其它元素作为微量添加，虽然通过添加特定的合金元素可以提高合金的某些使用性能，但这或多或少都会受制于主元素特性的限制，无法进一步提升其机械性能。
因此新的材料设计理念的提出更为迫在眉捷。
2004年，中国台湾清华大学叶均蔚教授冲破传统合金的设计理念,创新性地提出了"高燔合金”的概念。
高燔合金，即多主元高燔合金，指的是包含5或5以上的组元,且各组元含量均在5%到35%之间的新兴合金体系。
同年，叶均蔚通过CuCoNiCrAlJe这一合金系阐述了此类合金的理论设计依据、微观组织特征及优异的力学性能囲。
激光熔覆高熵合金涂层的研究进展
激光熔覆高熵合金涂层的研究进展激光熔覆高熵合金涂层是一种应用于材料表面改性工艺中的新型技术。
高熵合金是指由五种或更多元素构成的合金，具有优异的力学性能和化学稳定性。
激光熔覆是一种通过高能量密度激光束将粉末材料瞬间熔化并喷射到基体表面形成涂层的过程。
本文将对近年来激光熔覆高熵合金涂层的研究进展进行探讨。
近年来，激光熔覆高熵合金涂层的研究逐渐受到关注。
首先，研究人员通过调控激光功率、扫描速度和激光束偏转等参数，成功制备出了具有较好性能的高熵合金涂层。
例如，通过优化激光功率和扫描速度可以有效控制涂层的微观结构和组织形貌，提高涂层的致密性和界面结合力。
此外，通过使用激光束偏转技术，可以实现对涂层表面的复杂几何形状进行加工。
其次，研究人员还通过合金元素的选择和调节，进一步改善了高熵合金涂层的性能。
例如，增加合金元素含量可以提高涂层的硬度和耐磨性，而添加助剂元素则可以改善涂层的耐腐蚀性能。
此外，研究人员还尝试了不同组元比例的高熵合金涂层，并通过分析其相组成和组织结构，探索了合金元素对涂层性能的影响机制。
此外，研究人员还对激光熔覆高熵合金涂层的力学性能进行了深入研究。
通过压缩试验、拉伸试验和硬度测试等手段，研究人员评估了高熵合金涂层的力学性能。
研究结果表明，高熵合金涂层具有较高的硬度和优异的抗磨损性能，且其力学性能与传统合金涂层相比具有较大优势。
最后，研究人员还对激光熔覆高熵合金涂层的应用进行了拓展。
由于高熵合金涂层具有良好的耐磨、耐腐蚀和高温性能，可以应用于航空航天、汽车制造和能源领域等多个工业领域。
例如，在汽车发动机缸体上涂覆高熵合金涂层，可以提高其耐磨性和使用寿命。
在航空航天领域，高熵合金涂层可以应用于发动机涡轮叶片和航空发动机冷却片等高温部件。
因此，激光熔覆高熵合金涂层具有广阔的应用前景和市场潜力。
综上所述，激光熔覆高熵合金涂层的研究进展在材料表面改性领域具有重要意义。
通过合理地选择合金元素、优化加工参数和控制涂层结构，可以制备出具有优异性能的高熵合金涂层。
激光熔覆高熵合金涂层组织和性能研究的进展
激光熔覆高熵合金涂层组织和性能研究的进展
郭克星
【期刊名称】《热处理》
【年(卷),期】2024(39)1
【摘要】高熵合金涂层性能优异,在航空航天等领域得到了广泛应用。
综述了激光熔覆高熵合金涂层研究的新进展,包括激光熔覆工艺参数、合金成分、退火、超声表面滚压和超声冲击强化等。
研究发现:影响激光熔覆高熵合金涂层组织和性能的工艺参数为激光功率、扫描速率、激光能量密度、送粉电压和氧气流量等;对组织和性能有影响的合金成分为Cu、Nb、Co、Cr、Mo、Ti、W等;退火、超声表面滚压和超声冲击处理也对涂层组织和性能有影响。
【总页数】7页(P10-16)
【作者】郭克星
【作者单位】宝鸡石油钢管有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG113
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激光熔覆高熵合金涂层的研究现状及存在的问题
激光熔覆高熵合金涂层的研究现状及存在的问题激光熔覆技术是一种常用的表面改性技术，可以通过在基材表面刻蚀得到所需的复杂结构和性能，广泛应用于冶金、航空航天、汽车等行业。
高熵合金是一种特殊的合金材料，具有出色的力学性能和耐热性能，在高温和高应力环境下表现出优异的综合性能。
因此，研究激光熔覆高熵合金涂层对于提高材料表面性能具有重要意义。
本文将从高熵合金及其涂层的特点、激光熔覆技术的应用、研究现状和存在的问题等方面进行综述。
一、高熵合金的特点高熵合金是一种由五种或更多元素构成的合金，其中每种元素的摩尔含量相近。
高熵合金与传统合金相比具有以下几个显著特点：1. 多元元素：高熵合金由多种元素组成，具有均匀的化学成分，这使得它们在合金的微结构上具有很高的复杂性。
2. 高熵性：高熵合金的熵值接近理论熵上限，即具有高度混乱的排列态。
这种高度混乱的排列方式使得高熵合金具有出色的力学性能和耐热性能。
3. 均匀性：高熵合金中各种元素的分布是均匀的，这使得高熵合金具有很高的韧性和抗腐蚀性。
二、激光熔覆技术的应用激光熔覆是一种基于激光焊接的表面改性技术，通过在基材表面加热并熔化材料，然后迅速冷却形成涂层，可以有效地提高材料的硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能。
激光熔覆技术在冶金、航空航天、汽车等行业具有广泛的应用，可以大幅提高材料的使用寿命和性能。
三、激光熔覆高熵合金涂层的研究现状目前，对于激光熔覆高熵合金涂层的研究主要集中在以下几个方面：1. 材料开发：研究者通过调控高熵合金中的元素含量和种类，寻找合适的高熵合金材料，以提高涂层的性能。
2. 工艺优化：激光熔覆工艺参数的选择对于涂层的性能具有重要影响。
研究者通过优化激光功率、扫描速度、熔覆层数等参数，以提高涂层的致密性和硬度。
3. 相变控制：高熵合金涂层的相变过程对于涂层性能具有重要影响。
研究者通过控制激光熔覆参数和熔覆材料的组成，以控制涂层相变过程，提高涂层的力学性能和耐热性能。
激光熔覆AlxCrFeCoCuNi高熵合金涂层的显微组织与性能研究
高熵 合 金 熔 覆 层 的物 相 组 成 由 ｘ 射 线衍 射 仪 进 行分析； 电镜 （ Ｊ Ｓ Ｍ一 ５ ３ １ ０ 、 日本 ） 及 其 能 谱 仪 定 性 分 析 了涂层 微 观 结 构 和 化 学 成 分 ； ＨＸ Ｄ－ １ ０ ０ ０维 氏 显 微 硬 度 计来 测量 高 熵 合 金熔 覆层 横 截 面 的 显 微 硬度 ， 在 样 品表 面取 ５个不 同地 方进 行测 量 ， 然 后取 平 均值 ； 以销 盘 式磨损 试 验装 置 进 行 滑 动 磨 损试 验 ， 长度为 ２ ０ ｍｒ ｏ
能 一 。
１ 实 验
ＡＩ Ｓ Ｉ １ ０ ４ ５钢基 底试 样 尺寸 为 ３ ０ ｍｍ×３ ０ ｍｍ× ３ ｍｍ。基底 先 用 ６ ０ ０ ～２ ０ ０ ０ 砂纸 研磨 ， 然后 将其 在 氢 氧化 钠溶 液 中清 洗 ２ ０ ｍｉ ｎ ， 从 而 去 除表 面 上 的 污垢 或 油脂 ， 最后 用 去离子 水彻 底 冲洗 。实验 所 用 Ｃ ｕ 、 Ｎｉ 、
郑 必举 ， 蒋业华 ， 胡 文 ， 刘 洪喜
（ 昆 明理工 大 学 材 料科 学 与工 程学 院 ， 昆明 ６ ５ ０ ０ ９ ３ ） 摘 要 ： 采 用 ＣＯ 激 光熔覆 技 术在 ＡＩ Ｓ Ｉ １ ０ ４ ５钢基 底 上 制备 了 Ａｌ Ｃ ｒ Ｆ ｅ Ｃ ｏ Ｃ ｕ Ｎｉ 涂层 。通 过 改 变 ＡＩ 的含 量 来 研 究其 对显微 组 织和 耐磨 性能 的影 响 。涂层 的微观 结构 、 化 学成分 和相 结构 分别 通过 扫描 电镜 、 能谱 和 Ｘ射 线衍
Ｃ ｏ 、 Ｆ ｅ 、 Ｃ ｒ 、 Ａｌ 粉末 （ ９ ９ ． ９ ９ ） 的 颗 粒 尺 寸 平 均 为 ５ ５ ｆ ｍ， 将 其 以等摩 尔 比进 行 充分 混 合 ， 并 加 入 聚 乙烯
激光熔覆CoCrFeNiSix高熵合金涂层的组织与性能
激光熔覆CoCrFeNiSix高熵合金涂层的组织与性能作者：田志刚李新梅秦忠杨现臣刘伟斌张培军来源：《机械制造文摘·焊接分册》2023年第04期摘要：為了探究Si元素含量对CoCrFeNiSix（x=0.5，1.0，1.5）高熵合金涂层的组织与性能的影响，采用激光熔覆技术制备高熵合金涂层，通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、显微硬度仪、摩擦磨损试验机、电化学工作站等表征了涂层的物相组成、微观组织以及元素分布、硬度值、耐磨性能和耐腐蚀性能。
研究表明，随着Si元素的含量增加，合金物相由单相面心立方结构转变为面心立方结构、Si元素化合物（σ）相结构，最后形成面心立方结构、体心立方结构和σ相混合结构。
涂层的组织主要由柱状晶转变成树枝晶，最后形成胞状晶；同时，涂层的硬度不断提高，当Si含量为1.5时，涂层的平均硬度值达到最高，为619.04 HV0.2，约为基体的2.67倍。
涂层的磨损量、摩擦系数随着Si含量的增加而减少，耐磨性能显著提高。
涂层在3.5%NaCl溶液中腐蚀性能随着Si含量的增加先增加后降低，当Si含量为1.0时，涂层的耐腐蚀性能最优。
关键词：激光熔覆; 高熵合金涂层; 耐磨性能; 耐腐蚀性能中图分类号： TG 401Microstructure and properties of CoCrFeNiSix high-entropy alloy coating by laser claddingTian Zhigang， Li Xinmei， Qin Zhong， Yang Xianchen， Liu Weibin， Zhang Peijun（Xinjiang University， Urumqi 830017， China）Abstract： In order to investigate the effect of Si content on the microstructure and properties of CoCrFeNiSix （x=0.5， 1.0， 1.5） high-entropy alloy coating， the high-entropy alloy coating was prepared by laser cladding technology. The phase composition， microstructure， element distribution， hardness value， wear resistance and corrosion properties of the coating were characterized by X-ray diffraction， scanning electron microscopy （SEM）， energy dispersive spectroscopy， microhardness tester， friction and wear tester， and electrochemical workstation. The results show that with the increase of Si content， the alloy phase changes from single-phase face-centered cubic structure to face-centered cubic structure， silicon compound （σ） phase structure， and finally form face-centered cubic structure， body-centered cubic struct ure and σ mixed structure. The microstructure of the coating mainly changes from columnar crystals to dendritic crystals and finally to cellular crystals. At the same time， the hardness of the coating also increases. When the Si content is 1.5， the average hardness of the coating reaches 619.04 HV0.2， which is about 2.67 times that of the substrate. The wear amount and friction coefficient of the coating decreased with the increase of Si content， and the wear resistance of the coating increased significantly. In 3.5%NaCl solution， the corrosion performance of the coating increases first and then decreases with the increase of Si content. When Si content is 1.0， the corrosion performance of the coating is optimal.Key words： laser cladding; high-entropy alloy coating; wear resistance; corrosion resistance0 前言近年来，高熵合金设计方法作为一种新型材料设计方法打破了基于单一主成分的传统合金设计模式，通过增加主成分（至少五元）和混合熵来设计合金成分。
碳含量对激光熔覆CoCrFeMnNiC_(x)高熵合金涂层摩擦磨损和耐蚀性能的影响
第33卷第6期中国表面工程Vol．33No．62020年12月CHINA SURFACE ENGINEERINGFebruary 2020收稿日期：2020-09-01；修回日期：2020-11-09通信作者：刘洪喜（1972—），男（汉），教授，博士；研究方向：激光束表面改性、功能涂层优化设计与合成；E-mail ：piiiliuhx@sina．com 基金项目：国家自然科学基金（11674134，61963021）Fund ：Supported by National Natural Science Foundation of China （11674134，61963021）引用格式：刘径舟，刘洪喜，邸英南，等．碳含量对激光熔覆CoCrFeMnNiC x 高熵合金涂层摩擦磨损和耐蚀性能的影响［J ］．中国表面工程，2020，33（6）：118-127．LIU J Z ，LIU H X ，DI Y N ，et al．Effects of carbon content on friction and wear behavior and corrosion resistance of laser cladding CoCrFeMnNiC x high entropy alloy coatings ［J ］．China Surface Engineering ，2020，33（6）：118-127．doi ：10.11933/j．issn．10079289.20200901001碳含量对激光熔覆CoCrFeMnNiC x 高熵合金涂层摩擦磨损和耐蚀性能的影响刘径舟，刘洪喜，邸英南，蔺健全，郝轩宏，王悦怡，陈林，张晓伟（昆明理工大学材料科学与工程学院，昆明650093）摘要：采用激光熔覆技术在45钢基体上制备了不同碳含量（等摩尔比）的CoCrFeMnNiC x （x =0，0.03，0.06，0.09，0.12，0.15）高熵合金涂层。
激光熔覆制备高熵合金涂层研究进展强化机理与性能
第４１卷第４期V o l ．４１N o ．４２０２０青岛理工大学学报J o u r n a l o fQ i n g d a oU n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y激光熔覆制备高熵合金涂层研究进展:强化机理与性能宋鹏芳,姜芙林∗,王玉玲,王㊀冉(青岛理工大学机械与汽车工程学院,青岛２６６５２０)摘㊀要:激光熔覆快冷快热以及低稀释率的特点与高熵合金的四大效应相协调,在一定程度上保证高熵合金涂层具有简单的相结构和高的综合力学性能．主要对激光熔覆制备高熵合金涂层性能及提高机理㊁涂层凝固行为的研究进行阐述．首先从形位熵对高熵合金进行概念阐述,组成高熵合金的功能元素和基本元素种类和比例的不同,当其近似等摩尔比混合时,形位熵值最大．其次,对激光熔覆法制备的涂层能够获得良好的硬度和耐磨性㊁耐腐蚀性㊁抗高温氧化性㊁热稳定性和抗高温软化性能以及强韧性的原因做了分类总结,认为高熵效应引起晶格畸变,快冷快热有利于细化晶粒以及特殊元素的不同功能是涂层性能提高的主要原因．之后,阐述了熔覆层在凝固过程中的晶粒生长方式,以及其他凝固行为变化．最后对激光熔覆制备高熵合金涂层作了总结与展望．关键词:研究进展;机理与性能;激光熔覆;高熵合金中图分类号:T G １７４．４㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:１６７３Ｇ４６０２(２０２０)０４Ｇ０１０６Ｇ０９收稿日期:２０２０Ｇ０４Ｇ０３基金项目:山东省自然科学基金资助项目(Z R ２０１８P E E ０１１;Z R ２０１９M E E ０５９);山东省重点研发计划项目(２０１９G N C １０６１０２;２０１８G S F １１７０３８);青岛西海岸新区创新重大专项(２０１６Ｇ２;２０１８Ｇ１Ｇ５;２０１８Ｇ２１)作者简介:宋鹏芳(１９９６Ｇ㊀),女,山东威海人．硕士,研究方向为激光加工及再制造．E Ｇm a i l :１１５８８３３４９０＠q q．c o m．∗通信作者(C o r r e s p o n d i n g au t h o r ):姜芙林,男,博士,副教授．E Ｇm a i l :s d u j i a n g f u l i n ＠g m a i l ．c o m．R e s e a r c h p r o g r e s s i nh i g h e n t r o p y a l l o y c o a t i n gp r e p a r e db yl a s e r c l a d d i n g :S t r e n g t h e n i n g ofm e c h a n i s ma n d p e r f o r m a n c e S O N GP e n g Ｇf a n g ,J I A N GF u Ｇl i n ∗,WA N G Y u Ｇl i n g,WA N G R a n (S c h o o l o fM e c h a n i c a l a n dA u t o m o t i v eE n g i n e e r i n g ,Q i n g d a oU n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y ,Q i n gd a o ２６６５２０,C h i n a )A b s t r a c t :T he c h a r a c t e r i s t i c s of f a s t c o o l i ng a n d f a s th e a ti n g o f l a s e r c l a d d i n g w i t hv e r y lo w d i l u t i o n r a t e a r e i nh a r m o n y w i t ht h e f o u rm a j o r e f f e c t so fh i g he n t r o p y a l l o y,w h i c h ,t oa c e r t a i ne x t e n t ,e n s u r e s t h a t t h eh i g he n t r o p y a l l o y c o a t i n g h a ss i m pl e p h a s es t r u c t u r ea n d h i g hc o m p r e h e n s i v e m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s ．I n t h i s p a p e r ,t h e p r o p e r i t e s ,i m p r o v e m e n t m e c h a n i s ma n ds o l i d i f i c a t i o nb e h a v i o ro f l a s e rc l a d d i n g h i g he n t r o p y a l l o y c o a t i n g ar ed i s Ｇc u s s e d ．F i r s t l y ,t h e c o n c e p t o f h i g h e n t r o p y a l l o y i s e x p o u n d e d f r o mt h e a s p e c t o f c o n f i gu r a Ｇt i o n e n t r o p y ．T h e t y p e s a n d p r o p o r t i o n s o f f u n c t i o n a l e l e m e n t s a n db a s i c e l e m e n t s a r e d i f f e r Ｇe n t i n t h e c o m p o s i t i o no f h i g he n t r o p y a l l o y ．T h e c o n f i g u r a t i o ne n t r o p y i s t h e l a r ge s tw h e n t h e y a r em i x e d i na p p r o x i m a t e l y t h es a m e m o l a r r a t i o ．S e c o n d l y,t h er e a s o n s f o r t h e g o o d h a r d n e s s ,w e a r r e s i s t a n c e ,c o r r o s i o n r e s i s t a n c e ,h i g h t e m pe r a t u r e o x i d a t i o n r e s i s t a n c e ,t h e r Ｇm a l s t a b i l i t y ,h i g h t e m p e r a t u r e s of t e n i ng r e s i s t a n c e a n d s t r o n g t o u gh n e s s o f t h e c o a ti n gpr e Ｇp a r e db y l a s e r c l a d d i n g m e t h o da r ec l a s s i f i e da n ds u mm a r i z e d ,a n d i t i s c o n s i d e r e d t h a t t h e l a t t i c e d i s t o r t i o n c a u s e db y h i g he n t r o p y e f f e c t ,t h e a d v a n t a g e s o f f a s t c o o l i n g an d f a s t h e a t Ｇ７０１第４期㊀㊀宋鹏芳,等:激光熔覆制备高熵合金涂层研究进展:强化机理与性能i n g i n r e f i n i n gg r a i n s a n d t h e d i f f e r e n t f u n c t i o n s o f s p e c i a l e l e m e n t s a r e t h em a i n r e a s o n s f o rt h e i m p r o v e m e n t o f c o a t i n gp e r f o r m a n c e．T h e n,t h e g r a i n g r o w t h p a t t e r na n do t h e r s o l i d i f iＧc a t i o nb e h a v i o rc h a n g e so fc l ad d i n g l a ye rd u r i n g s o l i d if i c a t i o na r ed e s c r i b e d．F i n a l l y,t h ep r e p a r a t i o no f h i g he n t r o p y a l l o y c o a t i n g sb y l a s e r c l a d d i n g i s s u mm a r i z e d a n d p r o s p e c t e d．K e y w o r d s:r e s e a r c h p r o g r e s s;m e c h a n i s m a n d p e r f o r m a n c e;l a s e rc l a d d i n g;h i g he n t r o p ya l l o y高熵合金又称多组分合金或多主元合金[１],与传统的铝合金㊁镁合金[２]㊁钛合金㊁铁合金等单一主元素的合金不同,高熵合金完全是１种在等原子或非等原子比中(原子中每个元素的组成从５％到３５％不等)混合大量元素或组分的新型合金设计策略．高熵合金的晶体结构也由简单的固溶体相组成,如F C C㊁B C C㊁H C P或这些相的混合物,而不是金属间化合物或其他复杂相,尽管它们的化学成分复杂．常用的高熵合金制备方法有真空电弧熔㊁激光/离子束沉积㊁热喷涂㊁磁控溅射,以及其他粉末冶金相关技术．真空电弧熔通常用来制备块状高熵合金,且得到的铸态产品易产生缩孔等缺陷,而磁控溅射技术制备的高熵合金涂层难以实现等原子比混合．激光熔覆作为先进的金属材料表面改性技术具有快速加热㊁快速凝固的特点,有利于克服多元合金常规凝固过程易存在的成分偏析问题,具有显著的溶质截留效应等非平衡凝固的特征,易获得性能优异的高熵合金涂层．激光熔覆技术是指在基体表面加入保护材料,通过高能激光束形成具有冶金结合的涂层．近年来,由于高功率密度㊁低热输入和对基体影响的最小化,激光熔覆技术被广泛用于表面强化修复技术中,具有结合强度高㊁稀释度低㊁镀层致密㊁强韧性好等优点．为了从这一过程中获得经济效益,人们正在广泛研究在各种功能基体上制备高熵合金涂层．这些涂层可以提高基材表面的硬度㊁耐磨性㊁耐腐蚀性和耐高温氧化性．在目前的制造领域,采用激光熔覆技术制备的高熵合金涂层已成为满足复杂㊁极端和高度敏感服务环境(尤其是核㊁涡轮机和航空航天工业)的关键需求的候选方案,在解决极端环境条件下对高性能表面涂层材料的迫切需求方面具有巨大的潜力．１㊀高熵合金设计理论与分类１．１㊀形位熵传统合金设计理念认为,多组元会导致材料性能恶化,成分复杂难以分析．中国台湾清华大学叶均蔚教授于１９９５年首次提出高熵合金的概念,并于２００４年将其定义为高熵合金．高熵合金涂层又叫做多主元合金涂层,形位熵值大于等于１ ５R,叶均蔚等根据方程(１)首先提出了高熵合金理论,认为合金体系的形位熵[３]:ΔS＝－k l nω＝－Rðn i＝１x i l n x i(１)式中:k是B o l t t z m a n n常数;ω是这一状态的热力学概率;R是空气常数,取８ ３１４J/(K m o l);n是元素的种类;x i是第i种元素的摩尔分数．当高熵合金各元素为等摩尔比混合时,形位熵ΔS出现最大值．考虑到实际上各元素之间排列紧密且原子尺寸之间有差异,高熵合金形位熵可以用以下公式[４]表示:S r x i,r i,ζ()(２)()＝S C x i()＋S E x i,r i,ζ式中:x i为第i种元素的摩尔分数;r i为第i种原子尺寸大小;ζ为堆积密度;S C相当于式(１)中理想溶液的形位熵ΔS;S E为过剩结构熵,是与x i,r i,ζ相关的函数．１．２㊀高熵合金涂层分类根据现有研究,高熵合金涂层可分为３类:高熵合金基金属涂层㊁高熵合金基陶瓷涂层以及高熵合金基复合涂层,如图１所示,其基本元素有简单的面心立方或体心立方固溶体结构,其功能元素如T i㊁V㊁W 等,有良好的耐腐蚀性和热稳定性．高熵合金基金属涂层包括过渡金属基高熵合金涂层以及难熔高熵合金青岛理工大学学报第４１卷涂层:过渡金属基高熵合金通常含有A l ㊁C o ㊁C r ㊁C u ㊁F e ㊁M n ㊁N i ㊁T i ㊁V 等元素,其中C o ＧC r ＧF e ＧN i 系高熵合金研究最为广泛;难熔高熵合金通常含有C r ㊁H f ㊁M o ㊁N b ㊁T a ㊁T i ㊁V ㊁W 及Z r 等高熔点元素,还可添加A l 与S i 等非难熔元素以强化性能,降低密度．难熔高熵合金通常具有较好的抗高温氧化性能㊁耐磨损与耐腐蚀性能,其典型代表有M o N b T a W 系㊁H f N b T a Z r 系㊁C r M o N b T a 系以及C r N b V Z r 系．高熵合金基陶瓷涂层,通常含有A l ㊁T i ㊁C r ㊁S i ㊁N b 及Z r 等强氮化物/碳化物/氧化物形成元素．高熵合金基陶瓷涂层普遍具备优异的表面性能,如高强度㊁较高的热稳定性㊁较高的耐腐蚀性以及低扩散率,具备成为硬保护层的潜质．高熵合金基复合涂层的出现拓展了高熵合金的应用领域,其通常同时具备较高的强度㊁硬度㊁耐腐蚀性㊁较高的化学稳定性,以及与其他金属冶金基体结合性能,其典型代表有激光熔覆制备的T i N /C o C r ２F e N i T i 与N b C /A l C o C r F e N i 涂层．图１㊀高熵合金涂层分类及制备工艺２㊀激光熔覆高熵合金涂层性能强化及其机理高熵合金是在１种或２种主要元素的基础上通过添加１组次要的合金化元素来获得所需的性能,见表１,不同元素对激光熔覆技术制备的高熵合金涂层性能的影响不同．２．１㊀硬度和耐磨性强化机理激光熔覆为在表面添加额外的硬质相提供了可能性,从而更适合于提高基材的硬度和耐磨性,涂层硬度一般是基体的几倍甚至是几十倍,根据A R C H A R D [５]关系可知,材料耐磨性能会随着硬度增加而提高,以下是硬度和耐磨性提高的几个原因:１)激光熔覆过程是典型的强瞬态非平衡凝固过程,较高的熔化与凝固速率限制了晶粒生长,促进细化晶粒,并有利于克服多元合金常规凝固过程易存在的成分偏析,增加溶解度,进而达到固溶强化和细晶强化的效果,从而提高涂层硬度．陈永星等[６]采用激光熔覆技术制备A l ０ ４C o C u ０ ６N i S i ０ ２T i ０ ２５高熵合金涂层,发现涂层有细小的共晶组织,硬度和磨损系数较基体大幅提高．S HU 等[７]探究激光熔覆C o C r B F e N i S i 高熵合金非晶涂层的组织和高温磨损机理,发现非晶相的高硬度明显提高涂层的耐磨性．HU A N G 等[８]采用激光熔覆技术制备T i V C r A l S i 高熵合金涂层,发现晶粒细密,硬度和耐磨性提高．２)晶格畸变通常会引起材料内能增高,微观应力增大,阻碍位错滑移变形,使材料强度㊁硬度提高．由于高熵合金组成元素种类多,各元素原子尺寸㊁结构及键合能之间存在明显差异,因此晶格畸变现象在高熵合金中更为显著,极大提升晶格畸变密度,将引起高熵合金涂层强度与硬度的提高．安旭龙等[９]采用激８０１９０１第４期㊀㊀宋鹏芳,等:激光熔覆制备高熵合金涂层研究进展:强化机理与性能光熔覆法制备M o F e C r T i WA l x S i y涂层,发现添加S i和A l后产生晶格畸变,涂层显微硬度提高,耐磨性也随之提高．C O N G等[１０]发现激光熔覆制备A l０ ５F e C u０ ７N i C o C r高熵合金涂层中的A l的原子半径比其他５种元素大得多,增加了晶格的畸变,涂层硬度和耐磨性也随之提高．G U O等[１１]采用激光熔覆法制备了F e N i C o A l C u高熵合金涂层,涂层具有均匀的枝晶组织,致密晶格畸变使固溶强化及细晶强化效果显著增强,硬度和耐磨性提高．表１㊀不同元素的作用元素功能T i提高涂层的硬度㊁耐腐蚀性和耐高温性C r提高涂层的硬度㊁抗氧化性㊁耐腐蚀性和高温强度S i提高涂层硬度和耐磨性A l由于原子半径较大,原子与元素之间容易发生晶格畸变B具有脱氧㊁结渣㊁脱气和良好的润湿性,还可以形成硼化物硬质相,提高涂层的耐磨性,但B含量过多容易产生裂纹N i促进了B C C相结构的生成,抑制了F C C相的生成N提高涂层硬度V提高合金的屈服强度㊁硬度和拉伸性能S易与其他元素结合形成钝化膜W C细化晶粒,提高涂层硬度和耐磨性C u提高涂层耐腐蚀性N i/C＋T i提高涂层硬度和耐磨性N i＋C o避免脆化,改善熔覆层和基体的湿润性,改善材料的摩擦磨损性能T i＋A l基体与涂层之间形成良好的冶金结合,提高结合强度C o＋N i＋C r耐腐蚀性强,易在表面形成致密的钝化膜F e＋N i＋C o增强高熵合金涂层软磁性能A l＋C r＋S i提高合金高温抗氧化性３)涂层表面生成保护膜可以同时增加硬度和耐磨性．张丽等[１２]探究A l含量对A l x C o C r F e N i T i０ ５高熵合金涂层性能影响时,发现A l氧化形成的A l３O２氧化膜对涂层起到了很好的保护作用,提高了基体耐磨性．L I A N G等[１３]在３０４不锈钢表面采用激光熔覆法制备了高熵合金涂层,发现随着N b含量的增加,涂层显微硬度增加,而且在相同的加载条件下,熔覆层具有比３０４不锈钢低的磨损数量级．C U I等[１４]对C o C r F e N i S i０ ４和C o C r F e M o N i高熵合金进行了离子硫化处理,发现硫化膜的生成使得涂层硬度和耐磨性有效提高．４)激光熔覆制备的高熵合金涂层的B C C相硬度高于F C C相,而且硬质L a v e s相具有第二相强化作用,二者都可使涂层的硬度大幅提高．L I U等[１５]研究制备一组等价电子浓度的高熵合金,发现涂层B C C相较F C C相含量高时,硬度增加,但非线性增加．Z H A N G等[１６]发现由于B C C析出物的强化作用更强,使得A l C o C r F e x N i高熵合金涂层具有更高的强度和更好的耐磨性．P E N G等[１７]采用激光熔覆技术制备F e C o C r N i(W C)x高熵合金涂层,发现涂层B C C相含量较高,硬度和耐磨性提高．５)添加某种合金元素可以提高高熵合金涂层的硬度和耐磨性．WA N G等[１８]采用激光熔覆技术成功制备F e C o C r N i M o高熵合金涂层,发现金刚石的加入提高了复合涂层的硬度和耐磨性．WA N G等[１９]发现N b的加入可以提高M o F e１ ５C r T i WA l N b x耐火高熵合金涂层显微硬度,当x＝３时耐磨性也是最好的．此外,如图２所示,随着C o C r２F e N i T i x涂层[２０]中T i原子的加入可以显著提高基体的硬度和摩擦学性能．２．２㊀耐腐蚀性强化机理耐腐蚀一直是开发新结构材料,特别是金属材料的１个关键问题,因为腐蚀会加速材料在使用过程中青岛理工大学学报第４１卷的失效,从而对材料的正确使用构成威胁．了解材料的腐蚀行为,对开发耐腐蚀材料具有十分重要的意义,耐腐蚀性提高的原因有以下几方面:１)某些耐腐蚀性合金元素的添加有利于高熵合金涂层表面形成钝化膜,提高合金的耐腐蚀性能．鲍亚运等[２１]采用激光熔覆技术在Q ３４５表面制备F e C r N i C o C u A l x (x ＝０㊁１㊁２㊁３)高熵合金涂层,发现A l 的添加形成了钝化膜,有效地阻碍了涂层受外界侵蚀,提高了涂层的耐腐蚀性能．C A I 等[２２]将激光熔覆制备的F e C o C r N i A l １ ０高熵合金涂层在３５％N a C l 溶液中测试了涂层的耐腐蚀性能,发现由于多种氧化膜的生成,涂层的腐蚀电流密度为基体的４倍,涂层在饱和盐泥浆溶液中具有良好的耐腐蚀性．L I 等[２３]利用激光熔覆法制备F e C r N i M n M o x B ０ ５高熵合金涂层,由于涂层表面生成氧化膜,在饱和盐泥浆溶液中具有良好的耐腐蚀性．２)若高熵合金形成的涂层显微组织细小均匀致密,也会具有好的耐腐蚀性．Q I U 等[２４]探究A l ２C r F e C o C u T i N i x 高熵合金涂层在１mo l /LN a O H 溶液和３ ５％的N a C l 溶液中的耐腐蚀性,发现细密的金相组织不仅可以减少晶界处的杂质含量,还可以减少快速冷却过程中成分的偏析,从而减少因电偶冲击形成的加速腐蚀效应,具有良好的耐腐蚀性．刘涛等[２５]研究C r 含量对F e M n N i C o C r 涂层组织结构和耐腐蚀性的影响,如图３所示,发现C r ２０结晶致密,具有最好的耐腐蚀性能．王一丹等[２６]探究激光密度对N i C r C o T i V 高熵合金涂层性能的影响,研究表明较低的激光能量密度有助于晶粒细化,促进相均匀分布,提高涂层耐腐蚀性．２．３㊀抗氧化性强化机理高熵合金涂层抗氧化性的提高与所添加合金元素生成的致密氧化膜有关．C HA N G 等[２７]探究不同C r含量对激光熔覆法制备的F e C r x C o N i B 高熵合金涂层的抗氧化性影响,如图４所示,涂层的氧化动力学曲线基本遵循氧化动力学抛物线规律,F e C r x C o N i B 涂层中含量较高的C r 形成连续的C r ２O ３膜,显著提高了涂层的抗氧化性．C H E N G 等[２８]研究了A l T i N b M o ０ ５T a ０ ５Z r 高熵合金涂层表面生成的氧化膜,发现由于多种氧化膜的形成对涂层有着很好的保护作用,涂层有着良好的高温抗氧化性．张冲等[２９]对不同C r 含量的F e C o C r x N i B 高熵合金涂层进行９００ħ的氧化实验,结果表明随着C r 的增加,生成C r ２O ３膜,涂层抗氧化性提高．刘宁等[３０]重点对(F e C o N i M o )９０A l １０高熵合金的抗高温抗氧化性进行了研究,发现在１１７３K 保温７５h ,合金表面有致密的A l ２O ３氧化膜形成,最终合金氧化速度趋于缓慢,涂层抗氧化性提高．张璐璐[３１]发现采用激光熔覆技术制备的A l M o N b T i V 高熵合金涂层表面生成T i O ２和A l ２O ３双层氧化膜,提高了涂层的高温抗氧化性．０１１第４期㊀㊀宋鹏芳,等:激光熔覆制备高熵合金涂层研究进展:强化机理与性能２．４㊀强韧性强化机理㊀㊀高熵合金较传统合金材料而言,有着优异的力学性能,高熵效应和晶格滑移使得合金获得更好的均匀变形能力和强度．MA等[３２]发现F e ２４C o ２３N i ２４C r ２３T i ２A l ４高熵合金涂层晶界类型由优势高角度晶界转变为优势低角度晶界的组合,而析出带形高角度晶界,晶粒尺寸梯度明显改善,断裂模式也由典型的微孔堆积韧性断裂向平面剪切韧性断裂转变,因而涂层抗拉强度和维氏硬度均提高．H S U 等[３３]研究了A l ＧC o ＧC r ＧF e ＧM o ＧN i 系高熵合金的力学性能,探究并验证涂层在高硬度水平下的韧性和软化方面有很大的改善．T A N G 等[３４]探讨了F e C o C r N i M o ０ ２高熵合金在低温下的变形机理,发现１５和７７K２种温度下均获得了良好的强度和延性平衡．２．５㊀热稳定性、抗高温软化性强化机理高熵合金涂层因其高熵效应,使得固溶体的原子在高温时难以扩散,保持原有的相结构,其多组元成分协同位错阻力大,不易改变原有结构,因而具有良好的抗高温软化性能,而且晶粒越致密,热稳定性越好．黄祖凤等[３５]对激光熔覆的F e C o C r N i B 高熵合金涂层进行退火处理,发现涂层有着耐高温软化性能．H A N 等[３６]发现难熔的T i x Nb M o T a W 高熵合金涂层有着良好的抗高温软化性能,并且在达到熔点前后保持了稳定的单一B C C 结构,具有优异的热稳定性．周芳[３７]利用激光熔覆法制备高熔点的M o F e C r T i W高熵合金涂层,发现涂层有着良好的抗高温软化性能,并且热稳定性高,可以作为良好的刀具涂层材料．３㊀激光熔覆高熵合金凝固行为激光熔覆技术有非平衡凝固特征,高熵合金的迟滞扩散效应也有助于将非平衡微观结构保持在室温下．一般由于温度梯度的差异,涂层凝固过程中晶粒生长也会不同[２０]．熔池底部与基材接触区有较大的正温度梯度,首先生长出１层平面晶;之后温度梯度减小,散热最快方向的晶体会优先生长,长成柱状晶;到熔覆层上部,温度梯度进一步减小,由细小的树枝晶组成．L I U 等[３８]在H １３钢基体上制备了高熵合金涂层,发现涂层在凝固过程中形成了简单的固溶相,具有典型的由枝晶和枝间晶组成的微观结构．熔覆区顶部组织为等轴晶,底部组织为柱状晶．一些研究人员对激光熔覆技术制备的高熵合金涂层的凝固行为进一步探索,发现一些元素的存在会对涂层凝固行为产生影响,比如说液相分离㊁成分偏析㊁排斥反应等．WU 等[３９]探究了C o C r C u x Fe M o N i 高熵合金的凝固行为,发现当ΔH m i x ＞０时,C o C r C u x Fe M o N i 合金凝固前可能发生液相分离,而且C u 元素的增加可以促进C o 合金的准包晶反应㊁共晶反应以及液相分离的发生．M E H R A N 等[４０]采用分子动力学(M D )模拟方法研究了冷却速率为１２ˑ１０９K /s 时,不同A l 含量对凝固行为的影响,发现A l 浓度的增加使所有元素的扩散系数增大,由于较高的冷却速率,凝固后没有形成相偏析．Y U E 等[４１]探究激光熔覆A l C o C r C u F e N i 高熵合金在M g 基体上的凝固行为,由表２可知,由于C u 与其他合金元素的亲和力较低,凝固过程中易被排斥,发现在M g 基体和高熵合金涂层之间形成了１层外延结合界面,在基体的熔化边界处形成了外延晶体,根据K G T 模型[４２]以及各元素的混合焓(表２),对A l C o C r C u F e N i 的凝固行为分析支持了C u 被排斥到液相的观点．１１１２１１青岛理工大学学报第４１卷表２㊀元素之间原子对的混合焓[４２]ΔH/(k J m o l－１)F e C o N i C r A l C u M gF e－－１－２－１－１１１３１８C o－０－４－１９６３N i－－７－２２４－４C r－－１０１２２４A l－－１－２C u－－３４㊀结论与展望采用激光熔覆技术制备的高熵合金涂层因其优异的物理性能而引起相关研究人员极大的研究兴趣,如高硬度和强度㊁良好的热稳定性和耐磨性㊁耐腐蚀性和抗高温氧化性．激光熔覆技术制备的高熵合金涂层与基体之间的强冶金结合㊁精细均匀的微观结构以及由于熔覆过程中的超快速加热和冷却速率而造成的基体微小变形都有助于提高基体表面质量．结合激光熔覆快冷快热以及高熵合金晶格畸变的特点,涂层结晶致密,硬度和耐磨性显著提高;通过添加微量元素,如A l㊁C r㊁T i等元素,形成致密的保护性氧化膜,在提高合金的耐腐蚀性和高温抗氧化性方面起着至关重要的作用;激光熔覆技术制备的难熔高熵合金涂层以其显著的高熵效应有着良好的热稳定性及抗高温软化性能,高熵效应可以增强元素之间的相容性,其带来的高幅度位错滑移可使涂层获得均匀塑性变形,强韧性得以提高．相关文献表明,由于温度梯度的存在,晶粒的生长方式在涂层凝固过程中也会以不同的形式聚集生长,一般熔覆区结晶最为致密．此外,元素组成㊁激光熔覆工艺参数以及制备环境的变化都会影响涂层的最终组织㊁形貌㊁相组成和表面性能,而且在热应力作用下易产生裂纹．高熵合金及其相关的块体材料和涂层材料在科学研究和潜在的工业应用中受到了广泛的关注,但目前对高熵合金相关涂层的认识仍然非常有限．激光熔覆技术已发展成为制备高熵合金涂层的主要工艺,关于高熵合金涂层的基础研究,包括元素构成的系统设计㊁不同元素之间的相互作用和协调机制等,都是值得研究和应用的．在激光熔覆加工中,熔覆层材料气孔㊁裂纹㊁稀释等加工工艺的调整和裁剪是常见的问题．轻质基体和硬质高熵合金涂层之差异较大,而且高熵合金涂层的沉积过程更加复杂,通过调整工艺参数㊁沉积层的相组成和微观形貌,抑制缺陷的产生,具有十分重要的意义．此外,利用激光熔覆技术制备具有生物医学㊁抗菌㊁抗指纹㊁疏水等性能的高熵合金涂层的未来需求是涂层高附加值和广泛应用的发展趋势．参考文献(R e f e r e n c e s):[１]㊀B A B I L A SR a f ał,L O N S K I W o j c i e c h,B O R Y L O P a u l i n a,e t a l．T h e i n f l u e n c eo f c o o l i n g r a t e,c h r o m i u m a n ds i l i c o na d d i t i o no nt h e s t r u c t u r e a n d p r o p e r t i e s o fA l C o C r F e N i S i h i g he n t r o p y a l l o y s[J]．J o u r n a l o fM a g n e t i s ma n d M a g n e t i cM a t e r i a l 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oＧm i n g,e t a l．W e a r r e s i s t a n c e a n dm e c h a n i s ma n a l y s i s o f l a s e r c l a d d i n g A l０．４C o C u０．６N i S i０．２ＧT i０．２５h i g he n t r o p y a l l o y l a y e r[J]．H o tW o r k i n g T e c h n o l o g y,２０１８,４７(２２):１Ｇ６．(i nC h i n e s e)[７]㊀S HU F e n gＧy u a n,WU L a iＧj u n,Z H A O H o n gＧy u n,e ta l．M i c r o s t r u c t u r ea n d h i g hＧt e m p e r a t u r e w e a r m e c h a n i s m o fl a s e rc l a d d e d３１１第４期㊀㊀宋鹏芳,等:激光熔覆制备高熵合金涂层研究进展:强化机理与性能C o C r B F e N i S i h i g hＧe n t r o p y a l l o y a m o r p h o u s c o a t i n g[J]．M a t e r i a l sL e t t e r s,２０１７,２１１:２３５Ｇ２３８．[８]㊀HU A N GC a n,Z H A N G Y o n gＧz h o n g,V I L A RR,e t a l．D r y s l i d i n g w e a r b e h a v i o r o f l a s e r c l a dT i V C r A l S i h i g h e n t r o p y a l l o y c o a t i n g s o n T i６A l４Vs u b s t r a t e[J]．M a t e r i a l s&D e s i g n,２０１２,４:３３８Ｇ３４３．[９]㊀安旭龙,刘其斌,郑波．激光熔覆制备高熵合金M o F e C r T i WA l x S i y涂层的组织与性能[J]．红外与激光工程,２０１４(４):１２８Ｇ１３２．A N X uＧl o n g,L I U Q iＧb i n,Z H E N GB o．M i c r o s t r u c t u r e a n d p r o p e r t i e s o f h i g h e n t r o p y a l l o y M o F eC r T i WA l x S i y c o a t i n g p r e p a r e d b y l a s e rc l ad d i n g[J]．I n f r a re d a n dL a s e rE n g i n e e r i n g,２０１４(４):１２８Ｇ１３２．(i nC h i n e s e)[１０]㊀C O N G N i,S H IY a n,L I UJ i a,e t a l．C h a r a c t e r i z a t i o no fA l０．５F e C u０．７N i C o C rh i g hＧe n t r o p y a l l o y c o a t i n g o na l u m i n u ma l l o y b y l a s e rc l ad d i n g[J]．O p t i c s&L a se rT e c h n o l o g y,２０１８,１０５:２５７Ｇ２６３．[１１]㊀G U OJ i n,C A I Z h a oＧb i n g,G U A N Y aＧj i e,e t a l．H i g h t e m p e r a t u r ew e a r p e r f o r m a n c eo f l a s e rＧc l a d d e dF e N i C o A l C uh i g hＧe n t r o p y a l l o yc o a t i n g[J]．A p p l i e dS u r f a c eS c i e n c e,２０１８,４４５:１１３Ｇ１２２．[１２]㊀张丽,沙明红,张峻巍,等．A l含量对A l x C o C r F e N i T i０．５激光涂层组织和耐磨性的影响[J]．材料热处理学报,２０１５,３６(１２):１８５Ｇ１８９．Z HA N GL i,S HA M i n gＧh o n g,Z H A N GJ u nＧw e i,e t a１．E e f f e c t s o fA l c o n t e n t o nm i c r o s t r u c t u r e a n dw e a r r e s i s t a n c e o fA l x C o C r F e N iＧT i０．５a l l o y c o a t i n gp r e p a r e db y l a s e r c l a d d i n g[J]．T r a n s a c t i o n s o fM a t e r i a l s a n dH e a tT r e a t m e n t,２０１５,３６(１２):１８５Ｇ１８９．(i nC h i n e s e) [１３]㊀L I A N G H u i,Y A O H o n gＧw e i,Q I A O D o n gＧx u e,e t a l．M i c r o s t r u c t u r e s a n dw e a r r e s i s t a n c eo fA l C r F e N i２W０．２N b x h i g hＧe n t r o p y a l l o yc o a t i n g s p r e p a r e db y l a s e r c l ad d i n g[J]．J o u r n a l o fT he r m a l S p r a y T e c h n o l o g y,２０１９,２８(５):７Ｇ１３．[１４]㊀C U IG a n g,HA NB i n,Y A N G Y i n g,e t a l．S u l f u r i z i n g o fC o C r F e N i S i０．４a n dC o C r F e M o N i h i g he n t r o p y a l l o y s f a b r i c a t e db y l a s e r c l a dＧd i n g[J]．S u r f a c e&C o a t i n g sTe c h n o l o g y,２０２０,３８１:１２５Ｇ１８２．[１５]㊀L I U M i n,X U W e n,Y A OS h iＧd o n g,e t a l．M i c r o s t r u c t u r e s a n d h a r d n e s s o fA l C o C r０．５F e x N i２．５h i g h e n t r o p y a l l o y sw i t h e q u a l v a l e n c e eＧl e c t r o n c o n c e n t r a t i o n[J]．E l s e v i e rBV,２０２０,８２４:１３Ｇ１９．[１６]㊀Z HA N G GJ,T I A N Q W,Y I N K X,e t a l．E f f e c t o f F e o nm i c r o s t r u c t u r e a n d p r o p e r t i e s o fA l C o C r F e x N i h i g h e n t r o p y a l l o y c o a t i n g s p r e p a r e db y l a s e r c l a d d i n g[J]．E l s e v i e rL t d,２０２０,１１９:９Ｇ１１．[１７]㊀P E N G YB,Z H A N G W,L I TC,e t a l．M i c r o s t r u c t u r e s a n dm e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f F e C o C r N i h i g h e n t r o p y a l l o y/W C r e i n f o r c i n g p a rＧt i c l e s c o m p o s i t e c o a t i n g s p r e p a r e d b y l a s e r c l a d d i n g a n d p l a s m a c l a d d i n g[J]．I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f R e f r a c t o r y M e t a l s a n dH a r dM aＧt e r i a l s,２０１９,８４:３Ｇ４．[１８]㊀WA N G H a iＧj i a n g,Z H A N G W e i,P E N G Y i n gＧb o,e t a l．M i c r o s t r u c t u r e s a n dw e a r r e s i s t a n c eo fF e C o C r N iＧM oh i g he n t r o p y a l l o y/d i aＧm o n d c o m p o s i t e c o a t i n g s b y h i g h s p e e d l a s e r c l a d d i n g[J]．M D P I,２０２０,１０(３):１３Ｇ１４．[１９]㊀WA N G H u iＧl i n,L I U Q iＧb i n,G U OY aＧx i o n g,e t a l．M o F e１．５C r T i WA l N b x r e f r a c t o r y h i g hＧe n t r o p y a l l o y c o a t i n g f a b r i c a t e d b y l a s e r c l a dＧd i n g[J]．I n te rM e t a l l i c,２０１９,１１５:３Ｇ５．[２０]㊀G U O Y aＧx i o n g,S H A N G X i a oＧj u a n,L I U Q iＧb i n．M i c r o s t r u c t u r e a n d p r o p e r t i e s o f i nＧs i t uT i Nr e i n f o r c e d l a s e r c l a d d i n g C o C r２F e N i T i xh i g hＧe n t r o p y a l l o y c o m p o s i t e c o a t i n g s[J]．S u r f a c e a n dC o a t i n g sT e c h n o l o g y,２０１８,３４４:３５３Ｇ３５８．[２１]㊀鲍亚运,纪秀林,顾鹏,等．A l含量对F e C r N i C o C u高熵合金涂层组织结构及冲蚀性能的影响[J]．摩擦学学报,２０１７,３７(４):４２１Ｇ４２８．B A OY aＧy u n,J I X i uＧl i n,G UP e n g,e t a l．E f f e c t o fA l c o n t e n t o nm i c r o s t r u c t u r e a n d e r o s i o n p r o p e r t i e s o f F eC r N i C o C u h i g hＧe n t r o p y a lＧl o y c o a t i n g[J]．J o u r n a l o fT r i b o l o g y,２０１７,３７(４):４２１Ｇ４２８．(i nC h i n e s e)[２２]㊀C A IY a n gＧc h u a n,Z HU L iＧs o n g,C U IY a n,e t a l．S t r e n g t h e n i n g m e c h a n i s m s i nm u l t iＧp h a s eF e C o C r N i A l１．０h i g hＧe n t r o p y a l l o y c l a d d i n g l a y e r[J]．M a t e r i a l sC h a r a c t e r i z a t i o n,２０２０,１５９:３Ｇ５．[２３]㊀L ID o n gＧl i a n g,Z H O U F a n g,Y U S h iＧh a o．M i c r o s t r u c t u r ea n dc o r r o s i o nr e s i s t a n c eo fF e C r N i M n M o x B０．５h i g he n t r o p y a l l o y c o a t i n g p r e p a r e db y l a s e r c l a d d i n g[J]．H i g hP o w e rL a s e r a n dP a r t i c l eB e a m s,２０１６,２８(２):２Ｇ４．[２４]㊀Q I U X i n gＧw u,L I U C h u nＧg e．M i c r o s t r u c t u r e a n d p r o p e r t i e s o fA l２C r F e C o C u T i N i x h i g hＧe n t r o p y a l l o y s p r e p a r e db y 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r o l l i n g a n d a n n e a l i n g[J]．J o u r n a l o fA l l o y s a n dC o m p o u n d s,２０２０,８１７(C):３Ｇ６．[３３]㊀H S U CY,J U A NCC,C H E NST,e t a l．P h a s ed i a g r a m so f h i g hＧe n t r o p y a l l o y s y s t e m A lＧC oＧC rＧF eＧM oＧN i[J]．J o m,２０１３,６５(１２):１８２９Ｇ１８３９．[３４]㊀T A N GL e i,Y A N K u n,C A IB i a o,e t a l．D e f o r m a t i o nm e c h a n i s m s o f F e C o C r N i M o０．２h i g h e n t r o p y a l l o y a t７７a n d１５K[J]．S c r i p t aM aＧt e r i a l i a,２０２０,１７８(C):３Ｇ５．[３５]㊀黄祖凤,张冲,唐群华,等．退火对激光熔覆F e C o C r N i B高熵合金涂层组织结构与硬度的影响[J]．表面技术,２０１３(１):１５Ｇ１９．HU A N GZ uＧf e n g,Z H A N GC h o n g,T A N G Q u nＧh u a,e t a l．E f f e c t so f a n n e a l i n g o n t h em i c r o s t r u c t u r e a n dh a r d n e s so f l a s e r c l a d d i n gF e C o C r N i Bh i g hＧe n t r o p y a l l o y c o a t i n g[J]．S u r f a c eT e c h n o l o g y,２０１３(１):１５Ｇ１９．(i nC h i n e s e)[３６]㊀H A NZD,L U A N H W,L I U X,e t a l．M i c r o s t r u c t u r e s a n dm e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o fT i x N b M o T a Wr e f r a c t o r y h i g hＧe n t r o p y a l l o y s[J]．M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g,２０１８(７):１１Ｇ１４．[３７]㊀周芳．激光熔覆高熔点高熵合金涂层组织结构演化及其抗高温软化行为[D]．贵阳:贵州大学,２０１８．Z HO U F a n g．M i c r o s t r u c t u r e e v o l u t i o no f l a s e r c l a d d i n g c o a t i n g w i t hh i g hm e l t i n gp o i n t a n dh i g he n t r o p y a l l o y a n d i t s a n t iＧt e m p e r aＧt u r e s o f t e n i n g b e h a v i o r[D]．G u i y a n g:G u i z h o uU n i v e r s i t y,２０１８．(i nC h i n e s e)[３８]㊀L I U X i a oＧt a o,L E IW e nＧb i n,L I J i e,e t a l．L a s e r c l a d d i n g o f h i g hＧe n t r o p y a l l o y o nH１３s t e e l[J]．R a r eM e t a l s,２０１４,３３(６):７２７Ｇ７３０．[３９]㊀WU P H,L I U N,Y A N G W,e ta l．M i c r o s t r u c t u r ea n ds o l i d i f i c a t i o nb e h a v i o ro fm u l t i c o m p o n e n tC o C r C u x F e M o N ih i g hＧe n t r o p ya l l o y s[J]．M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g A,２０１５,６４２:１１Ｇ１９．[４０]㊀M E H R A NB a h r a m y a n,R E Z A T a h e r z a d e h M o u s a v i a n,D E RMO TB r a b a z o n．D e t e r m i n a t i o no f a t o m i cＧs c a l e s t r u c t u r e a n d c o m p r e s s i v eb e h a v i o r o f s o l i d i f i e dA l x C r C o F e C u N i h i g he n t r o p y a l l o y s[J]．I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o fM ec h a n i c a l S c i e n c e s,２０２０,１７１:３Ｇ５．[４１]㊀Y U ET M,X I E H,L I N X,e t a l．S o l id i f i c a t i o nbe h a v i o u r i n l a s e r c l a d d i n g o fA l C o C r C u F e N i h i g hＧe n t r o p y a l l o y o n m a g n e s i u ms u bＧs t r a t e s[J]．J o u r n a l o fA l l o y s a n dC o m p o u n d s,２０１４,５８７:５８８Ｇ５９３．[４２]㊀K U R Z W,G I O V A N O L AB,T R I V E D IR．T h e o r y o fm i c r o s t r u c t u r a l d e v e l o p m e n t d u r i n g r a p i ds o l i d i f i c a t i o n[J]．A c t a M e t a l l u r g i c a,１９８６,３４(５):８２３Ｇ８３０．(上接第１０５页)[１９]㊀邵志国,李美欣,周锋,等．移动通信基站建设项目的风险识别与控制策略[J]．青岛理工大学学报,２０１９,４０(４):１２１Ｇ１２８．S H A OZ h iＧg u o,L IM e iＧx i n,Z H O 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j i n g:N a n j i n g U n i v e r s i t y o fA e r o n a u t i c s a n dA s t r o n a u t i c s,２０１７．(i nC h i n e s e)[２３]㊀孙博文,朱志明,郭吉昌,等．基于组合激光结构光的视觉传感器检测算法及图像处理流程优化[J]．清华大学学报(自然科学版),２０１９,４４(６):４４５Ｇ４５２．S U NB oＧw e n,Z HUZ h iＧm i n g,G U OJ iＧc h a n g,e t a l．D e t e c t i o n a l g o r i t h m s a n d o p t i m i z a t i o n o f i m a g e p r o c e s s i n g f o r v i s u a l s e n s o r s u s i n gc o m b i n ed l a se r s t r u c t u r e d l i g h t[J]．J o u r n a l o fT s i n g h u aU n i v e r s i t y(S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y),２０１９,４４(６):４４５Ｇ４５２．(i nC h i n e s e)。
激光熔覆高熵合金
激光熔覆高熵合金
激光熔覆高熵合金是一种利用激光熔覆技术制备高熵合金涂层的工艺方法。
高熵合金是一类新型的金属材料，具有优异的力学性能、耐腐蚀性和高温性能等优点，因此在航空航天、石油化工、汽车等领域具有广泛的应用前景。
然而，由于高熵合金的制备工艺复杂，成本较高，限制了其推广应用。
激光熔覆技术是一种非线性复杂、多学科和现代技术，通过将高能量密度的激光束照射到金属表面，使其快速熔化并迅速冷却，从而形成一层具有特殊性能的涂层。
利用激光熔覆技术制备高熵合金涂层，可以降低制备成本，提高涂层的致密度和性能。
在激光熔覆高熵合金的过程中，通过控制合金元素的种类和比例，可以获得具有优异性能的涂层。
例如，通过添加碳纳米管等增强相，可以提高涂层的强度和韧性；通过控制合金元素的扩散和相变过程，可以获得具有良好耐腐蚀性和高温性能的涂层。
总之，激光熔覆高熵合金是一种具有重要应用前景的金属材料表面改性技术，可以显著提高金属材料的性能和使用寿命，降低制备成本，为推动金属材料的发展和应用提供新的途径。
激光熔覆AlCrCoFeNi高熵合金涂层力_学性能及组织研究毕业论文 精品
毕业论文激光熔覆AlCrCoFeNi 高熵合金涂层力学性能及组织研究学生姓名： 学号：系 部：专业：指导教师：二〇一三年六月诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。
本人签名：年月日毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：激光熔覆AlCrCoFeNi高熵合金涂层力学性能及组织研究系部：专业：学号：学生：指导教师（含职称）：专业负责人：1．设计（论文）的主要任务及目标本文主要研究AlCrCoFeNi五主元合金的力学性能及组织。
选取原材料Al、Cr、Co、Fe、Ni，其纯度为99.5%以上，按摩尔比为1:1:1:1:1配置合金，用激光熔覆铸AlCrCoFeNi高熵合金。
研究合金铸态与退火态的力学性能及组织，主要包括材料的硬度、耐磨性以及组织。
通过对其各个力学性能的实验研究，总结出其对应的力学变化规律，找出综合力学性能较好的元素配比，进而进行高熵合金喷涂实验的研究。
2．设计（论文）的基本要求和内容1.了解高熵合金研究的背景，目的及意义2.了解制备熔炼高熵合金的过程以及其元素配比3.掌握测试维氏试验硬度设备的原理、操作，了解其注意事项4.通过实验获得并分析高熵合金相应的力学性能，找出其规律5.整理材料，撰写论文3．主要参考文献[1]叶均蔚，陈瑞凯，刘树均.高熵合金的发展概况[J].工业材料杂志，2005，224:71-79[2] 刘源，李言祥，陈祥，等.多主元高熵合金研究进展[J].材料导报，2006，(20):4-7[3]郭卫凡.多主元高熵合金的研究进展,金属功能材料第16卷。
第l 期,2 0 0 9 年2 月。
[4]朱海云, 孙宏飞, 李业超.多主元高熵合金的研究现状与发展前沿.第9 期,2008。
[5]梁秀兵, 魏敏, 程江波等.高熵合金新材料的研究进展.材料工程,2009，12:75-79.[6]刘源，李言祥，陈祥，等。
210984080_激光熔覆CoCrFeNiWx_高熵合金涂层的组织及性能
第52卷第3期表面技术2023年3月SURFACE TECHNOLOGY·429·激光熔覆CoCrFeNiW x高熵合金涂层的组织及性能马世忠1，孙荣禄1,2，牛伟1,2，谷米1，左润燕1，张连旺1（1.天津工业大学 机械工程学院，天津 300387；2.天津市现代机电装备技术重点实验室，天津 300387）摘要：目的研究W含量对激光熔覆CoCrFeNi高熵合金涂层组织及性能的影响。
方法采用RFL-C1000光纤激光器在45#钢表面制备CoCrFeNiW x（x=0、0.2、0.4、0.6、0.8）高熵合金涂层，利用光学显微镜、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、显微硬度计、摩擦磨损试验机等，对熔覆层的宏观形貌、微观组织、显微硬度和摩擦磨损性能进行分析和测试。
结果熔覆层与基材之间的润湿性较好。
随着W元素含量的增加，涂层由单一的FCC相转变为FCC相+μ相（Fe7W6、Co7W6），微观组织由胞状晶转变为树枝晶，晶粒尺寸减小，且在x=0.8时出现了明显的共晶组织和大量μ相沉淀。
熔覆层的显微硬度随着W含量的增加而增大，x=0.8时，熔覆层具有最高的显微硬度，达到432.02HV0.3，约为基材硬度的2.1倍，为CoCrFeNi 熔覆层硬度的2.2倍。
x=0.6时，涂层磨损量最小，仅为CoCrFeNi涂层磨损量的30.85%，平均摩擦因数最低，约为0.311。
随着W元素含量的增加，涂层磨损机制由黏着磨损和磨粒磨损转变为磨粒磨损。
结论W 元素的加入促进了μ相的生成，大幅提高涂层硬度，改善涂层的耐磨性能，强化机制为固溶强化、细晶强化和第二相强化。
关键词：激光熔覆；高熵合金；W；CoCrFeNi；微观组织；显微硬度；摩擦磨损性能中图分类号：V261.8 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)03-0429-09DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.03.041Microstructure and Properties of CoCrFeNiW x HighEntropy Alloy Coated by Laser CladdingMA Shi-zhong1, SUN Rong-lu1,2, NIU Wei1,2, GU Mi1, ZUO Run-yan1, ZHANG Lian-wang1(1. School of Mechanical Engineering, Tiangong University, Tianjin 300387, China;2. Tianjin Key Laboratory of Advanced Mechatronics Equipment Technology, Tianjin 300387, China)ABSTRACT: CoCrFeNiW x (x=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8) high entropy alloy coating was prepared on the surface of 45# steel by laser cladding. The effect of W content on the microstructure and properties of the high entropy alloy coating was studied.收稿日期：2021–12–17；修订日期：2022–05–19Received：2021-12-17；Revised：2022-05-19作者简介：马世忠（1996—），男，硕士研究生，主要研究方向为金属材料表面强化和增材制造技术。
激光熔覆高熵非晶合金
激光熔覆高熵非晶合金
激光熔覆高熵非晶合金指的是将高熵非晶合金作为覆盖层材料，利用激光熔化技术将其熔融在基底材料表面形成涂层的一种方法。
高熵非晶合金是一种由多种金属元素组成的均匀固溶体，其具有非晶结构，具有优秀的力学性能和耐腐蚀性能。
激光熔覆高熵非晶合金可以在基底材料表面形成均匀、致密、具有良好机械性能和耐腐蚀性能的涂层。
激光熔覆技术是一种热喷涂技术，通过高能激光束将覆盖层材料在基底材料表面熔化，并快速冷却形成涂层。
激光熔覆高熵非晶合金的过程中，由于瞬间高温造成的快速熔化和冷却，使得非晶合金的非晶结构保持不变，并在短时间内形成均匀的非晶涂层。
激光熔覆高熵非晶合金具有以下优点：
1. 高熵非晶合金具有良好的力学性能和耐腐蚀性能，可以在基底材料上形成具有相似性能的涂层。
2. 激光熔覆过程中的高温快速冷却可以保持高熵非晶合金的非晶结构，提高涂层的硬度和耐磨性。
3. 激光熔覆技术具有高能量密度和选择性熔化的特点，可以实现对涂层的精确控制和定制化设计。
激光熔覆高熵非晶合金在航空航天、能源、汽车等领域具有广泛的应用前景。
它可以用于提高零部件表面的耐磨性、耐蚀性和高温抗氧化性能，延长材料的使用寿命。
此外，激光熔覆高
熵非晶合金还可以用于制备复合涂层，实现多种性能的复合效果。
激光熔覆高熵合金涂层的研究进展
激光熔覆高熵合金涂层的研究进展
摘要：激光熔覆是一种常用的表面改性技术，可以在材料表面形成高硬度、耐磨损的涂层。
近年来，激光熔覆高熵合金涂层的研究得到了广泛关注。
本文从激光熔覆的原理、高熵合金的特性以及研究进展等方面综述了激光熔覆高熵合金涂层的最新研究进展，对于该领域的研究具有重要的参考价值。
1.引言
-激光熔覆技术概述
-高熵合金简介
-激光熔覆高熵合金涂层的研究背景和意义
2.激光熔覆高熵合金涂层的制备方法
-激光熔覆工艺参数的选择
-高熵合金粉末的选择和预处理
-激光熔覆高熵合金涂层的制备过程
3.激光熔覆高熵合金涂层的微观结构与性能
-显微组织表征
-显微硬度测试
-摩擦磨损性能测试
-腐蚀性能测试
4.激光熔覆高熵合金涂层研究的影响因素
-激光功率与扫描速度
-粉末粒径与成分
-基底材料的影响
-预处理技术对涂层性能的影响
5.激光熔覆高熵合金涂层在实际应用中的前景
-高温腐蚀防护
-摩擦磨损耐久性
-电子设备散热材料
6.激光熔覆高熵合金涂层的发展方向
-涂层微观结构的优化
-表面改性与复合涂层的研究
-量产技术与工业化应用的挑战
7.结论
以上是一份关于激光熔覆高熵合金涂层研究进展的1500字以上的文档。
文档包含了激光熔覆技术概述、高熵合金简介、制备方法、微观结构与性能、影响因素、实际应用前景以及未来发展方向等内容，对于读者了解该领域的研究现状和未来趋势具有参考价值。
激光熔覆高熵合金涂层的耐腐蚀性能研究进展
第50卷第12期表面技术2021年12月SURFACE TECHNOLOGY·257·激光熔覆高熵合金涂层的耐腐蚀性能研究进展周子钧，姜芙林，宋鹏芳，杨发展，王玉玲，杨勇，梁鹏（青岛理工大学 机械与汽车工程学院，山东 青岛 266520）摘要：利用激光熔覆技术制备的高熵合金涂层已成为一种新兴的绿色清洁耐腐蚀涂层。
为了最大程度发挥高熵合金涂层的耐腐蚀防护性能，需要探究激光熔覆高熵合金涂层耐腐蚀性能的影响因素及影响机理。
首先阐述了高熵合金理论以及利用激光熔覆技术制备高熵合金涂层的优势，总结了高熵合金激光熔覆涂层优异耐腐蚀特性及耐腐蚀强化机理。
重点综述了高熵合金元素组成、激光熔覆工艺参数、涂层后处理工艺以及服役温度4个因素，对高熵合金激光熔覆涂层耐腐蚀性能的影响规律与影响机理。
高熵合金中适当添加Ni、Al、Ti等元素，在一定程度上可以提高涂层的耐腐蚀性，但是随着元素含量的进一步增加，由于高熵合金涂层的物相组成改变、晶格畸变严重、元素偏析加剧，可能导致涂层的耐腐蚀性能降低。
适宜的激光加工参数可以使涂层具有较好的耐腐蚀性，原因在于涂层的缺陷较少、组织细密均匀。
退火、激光重熔、超声冲击处理等涂层后处理工艺，通过改变高熵合金涂层的物相组成以及微观组织特征，来提高其耐腐蚀性。
激光熔覆高熵合金涂层的服役环境温度越高，则腐蚀速率越快。
最后，对激光熔覆高熵合金涂层的耐腐蚀性能强化方法进行了总结与展望。
关键词：激光熔覆；高熵合金；防护涂层；耐腐蚀性；影响机理中图分类号：TG174.4 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2021)12-0257-14DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2021.12.025Advances in Corrosion Resistance of High Entropy AlloyCoatings Prepared by Laser CladdingZHOU Zi-jun, JIANG Fu-lin, SONG Peng-fang, YANG Fa-zhan,WANG Yu-ling, YANG Yong, LIANG Peng(School of Mechanical and Automotive Engineering, Qingdao University of Technology, Qingdao 266520, China)ABSTRACT: The high entropy alloy coating prepared by laser cladding technology has become a new kind of green, clean and corrosion resistant coating. In order to maximize the corrosion resistance of high entropy alloy coatings, it is necessary to explore the influencing factors and mechanism of the corrosion resistance of high entropy alloy coatings. The theory of high entropy alloy and the advantages of high entropy alloy coatings prepared by laser cladding technology are described, and the收稿日期：2021-01-27；修订日期：2021-04-25Received：2021-01-27；Revised：2021-04-25基金项目：山东省自然科学基金资助项目（ZR2018PEE011，ZR2019MEE059）；山东省重点研发计划项目（2019GNC106102，2018GSF117038）Fund：Shandong Provincial Natural Science Foundation (ZR2018PEE011, ZR2019MEE059), Key Research and Development Program of Shandong Province (2019GNC106102, 2018GSF117038)作者简介：周子钧（1997—），男，硕士研究生，主要研究方向为激光加工及再制造。
激光熔覆Fe0.5NiCoCrCuTi高熵合金涂层的微观结构及性能
as much as the 40Cr steel. High hardness and fine scale precipitates provided a guarantee for the wear
resistance of the coating. The corrosion resistance of Fe05NiCoCrCuTi high entropy alloy coating in 3.5%
shift toward positive direction for 0.230 V and 0.161 V respectively.
Key words: laser cladding; high entropy alloy; coating; microstructure; microhardness;
of fine -grained strengthening, solid solution strengthening and precipitation strengthening, the
Feo.sNiCoCrCuTi coating has high hardness, the maximum surface hardness is 857 HV, about 3.3 times
spectroscopy (SEM/EDS), micro/Vickers hardness tester, friction and wear tester and electrochemical
workstation. Experimental results show that Fe()sNiCoCrCuTi high entropy alloy is mainly composed of
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中 国 表 面 工 程
ＣＨ Ｉ ＮＡ Ｓ ＵＲ Ｆ Ａ Ｃ Ｅ Ｅ ＮＧ Ｉ Ｎ Ｅ Ｅ Ｒ Ｉ ＮＧ
Ｖ ｏ ｌ ． ２ ６ Ｎ ｏ ． ４ Ａ ｕ ｕ ｓ ｔ ０ １ ３ ２ ｇ
： ／ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ７－９ ２ ８ ９． ２ ０ １ ３． ０ ４． ０ ０ ３ ｄ ｏ ｉ １ ０． ３ ９ ６ ９ ｊ
图 １ 激光熔覆高熵合金涂层铣刀 Ｆ ｉ ． １Ｈ ｉ ｈ－ｅ ｎ ｔ ｒ ｏ ａ ｌ ｌ ｏ ｃ ｏ ａ ｔ ｅ ｄ ｃ ｕ ｔ ｔ ｉ ｎ ｔ ｏ ｏ ｌ ｓ ｒ ｅ ａ ｒ ｅ ｄ ｇ ｇ ｐ ｙ ｙ ｇ ｐ ｐ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｃ ｌ ａ ｄ ｄ ｉ ｎ ｂ ｇ ｙ
文中采用 激 光 熔 覆 技 术 制 备 了 具 有 主 要 相 为ｂ ｃ ｃ结 构 的 Ａ ｌ Ｃ ｒ Ｃ ｏ Ｆ ｅ Ｎ ｉ Ｍ ｏ Ｔ ｉ ｉ ０． ７ ５Ｓ ０． ２ ５高熵合 金涂层刀具 ， 重点讨 论 了 激 光 快 速 凝 固 和 高 温 退 火对涂层组织结构 及 刀 具 摩 擦 磨 损 性 能 、 切削加 工性能的影响 。
关键词 ：高熵合金 ；激光熔覆 ；涂层刀具 ；高速切削
（ ） 中图分类号 ： Ｔ Ｇ １ ７ ４． ４ ４ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ７－９ ２ ８ ９ ２ ０ １ ３ ０ ４－０ ０ ２ ７－０ ５
Ｐ ｒ ｏ ｅ ｒ ｔ ｏ ｆ Ａ ｌ Ｃ ｒ Ｃ ｏ Ｆ ｅ Ｎ ｉ Ｍ ｏ Ｔ ｉ Ｓ ｉ ｉ ｈ ｅ ｎ ｔ ｒ ｏ Ａ ｌ ｌ ｏ ０． ７ ５ ０． ２ ５Ｈ ｐ ｙ ｇ ｐ ｙ ｙ Ｃ ｏ ａ ｔ ｉ ｎ Ｔ ｏ ｏ ｌ Ｐ ｒ ｅ ａ ｒ ｅ ｄ ｂ Ｌ ａ ｓ ｅ ｒ Ｃ ｌ ａ ｄ ｄ ｉ ｎ ｇ ｐ ｙ ｇ
摘 要 ：利用激光熔覆技术制备了 Ａ 研究了激光快 速 凝 固 和 经 ｌ Ｃ ｒ Ｃ ｏ Ｆ ｅ Ｎ ｉ Ｍ ｏ Ｔ ｉ Ｓ ｉ ０． ７ ５ ０． ２ ５ 高熵合金涂层刀具 ，
过１ 摩擦磨 损 性 能 ， 并比较了普 ０ ０ ０ ℃ 退火处理的 Ａ ｌ Ｃ ｒ Ｃ ｏ Ｆ ｅ Ｎ ｉ Ｍ ｏ Ｔ ｉ Ｓ ｉ ０． ７ ５ ０． ２ ５ 高熵合金涂层微观组织和硬度 、 激光熔覆 Ａ 通高速钢及高熵合金涂层刀具的切削加 工 性 能 。 结 果 表 明 ： ｌ Ｃ ｒ Ｃ ｏ Ｆ ｅ Ｎ ｉ Ｍ ｏ Ｔ ｉ Ｓ ｉ ０． ７ ５ ０． ２ ５高 熵 合 金 涂 层的主要相结构为 ｂ 涂层具有较好的高温稳定性 。 激光 熔 覆 高 熵 合 金 涂 层 刀 具 表 面 硬 度 高 ， 摩擦因数 ｃ ｃ相 ， 小， 断屑效果好 ， 被加工材料表面光洁度高 。
。
迄今为止 ， 高熵合 金 主 要 采 用 真 空 电 弧 炉 熔 炼和熔铸等方法制 备 ， 少数文献报道了采用电化 学沉 积 和 磁 控 溅 射 制 备 高 熵 合 金 薄 膜 的 方 法
［ ］ ７ ８ －
。 但这些方法所制 备 的 薄 膜 厚 度 仅 能 够 达
到微米尺度 ， 难以发 挥 高 熵 合 金 力 学 性 能 方 面 的
： ； ； ； Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ｈ ｉ ｈ－ｅ ｎ ｔ ｒ ｏ ａ ｌ ｌ ｏ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｃ ｌ ａ ｄ ｄ ｉ ｎ ｃ ｏ ａ ｔ ｅ ｄ ｃ ｕ ｔ ｔ ｉ ｎ ｔ ｏ ｏ ｌ ｓ ｈ ｉ ｈ ｓ ｅ ｅ ｄ ｃ ｕ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｇ ｐ ｙ ｙ ｇ ｇ ｇ ｐ ｙ
０ 引 言
刀具不仅应该具有优良的 高速切 削 过 程 中 ， 抗冲击和耐磨性能还应当具有极高的红硬性和化 学稳定性以及良好的断屑效果 ， 并能够适应更大的
］ １ ２ － 。 突破传统涂层材料选择思路 ， 金属切削范围［
的科学家在 ２ ０ 世纪 ９ ０ 年代中期提出并进行了研 究， 直到 ２ ０ ０ ４ 年才有研究成果出现 。
Байду номын сангаас
： Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ａ ｌ Ｃ ｒ Ｃ ｏ Ｆ ｅ Ｎ ｉ Ｍ ｏ Ｔ ｉ Ｓ ｉ ｉ ｈ－ｅ ｎ ｔ ｒ ｏ ａ ｌ ｌ ｏ ｃ ｏ ａ ｔ ｅ ｄ ｃ ｕ ｔ ｔ ｉ ｎ ｔ ｏ ｏ ｌ ｓ ｗ ａ ｓ ｂ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｃ ｌ ａ ｄ ｄ ｉ ｎ ． ｒ ｅ ａ ｒ ｅ ｄ ｇ ｐ ｙ ｙ ｇ ｙ ｇ ｐ ｐ ０． ７ ５ ０． ２ ５ｈ
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］ ４ 。 曲， 高熵合金会展现纳米化 ， 甚至非晶化的倾向［
选用包含多种主要元素的高熵合金作为涂层材料 ， 可使涂层刀具的综合性能得到更大的提高 。 高熵合金 的 概 念 最 先 由 中 国 台 湾 清 华 大 学
） 收稿日期 ： ２ ０ １ ３－０ ３－１ ７；修回日期 ： ２ ０ １ ３－０ ６－２ ５；基金项目 ：＊ 北京科技大学新金属材料国家重点实验室开放基金 （ ２ ０ １ ０ Ｚ－０ ５ ，女 （ ，山东宁阳人 ，讲师 ，硕士 ；研究方向 ：金属切削加工 作者简介 ：张爱荣 （ 汉） １ ９ ６ ６－ ） ： ／ ／ ／ ／ ／ 网络出版日期 ： ２ ０ １ ３－０ ７－０ ５ １ ０∶２ ６；网络出版地址 ： ｈ ｔ ｔ ｗｗｗ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｎ ｅ ｔ ｋ ｃ ｍ ｓ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ １ １． ３ ９ ０ ５． Ｔ Ｇ． ２ ０ １ ３ ０ ７ ０ ５． １ ０ ２ ６． ０ ０ １． ｈ ｔ ｍ ｌ ｐ ］ ， ： 引文格式 ：张爱荣 ，梁红玉 ，李烨 ．激 光 熔 覆 Ａ ｌ Ｃ ｒ Ｃ ｏ Ｆ ｅ Ｎ ｉ Ｍ ｏ Ｔ ｉ Ｓ ｉ Ｊ ．中 国 表 面 工 程 ， ２ ０ １ ３ ２ ６（ ４） ２ ７ ０． ７ ５ ０． ２ ５高 熵 合 金 涂 层 刀 具 的 性 能 ［ －３ １ ．
８］ 。激光熔覆 且对基底 材 料 有 一 定 的 要 求 ［ 优势 ， ４ ６ 具有 快 速 加 热 和 快 速 凝 固 的 特 点 （ １ ０ ０ ℃／ ～１ ） ， 所能 制 备 的 涂 层 厚 度 可 达 到 毫 米 以 上 ， 目前 ｓ ］ ９ １ ０ － 。 激光熔覆技术已经用于制备非晶涂层 ［
， ， Ｔ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｈ ａ ｒ ｄ ｎ ｅ ｓ ｓ ｆ ｒ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｗ ｅ ａ ｒ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ａ ｌ Ｃ ｒ Ｃ ｏ Ｆ ｅ Ｎ ｉ Ｍ ｏ Ｔ ｉ Ｓ ｉ ｉ ｈ－ｅ ｎ ｔ ｒ ｏ ａ ｌ ｒ ｏ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ － ｇ ｐ ｙ ｐ ｐ ０． ７ ５ ０． ２ ５ｈ ｒ ｅ ａ ｒ ｅ ｄ ｌ ｏ ｃ ｏ ａ ｔ ｉ ｎ ｓ ｂ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｒ ａ ｉ ｄ ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ｎ ｅ ａ ｌ ｉ ｎ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｔ １ ０ ０ ０℃ ｗ ｅ ｒ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅ ｍ ａ － ｐ ｐ ｙ ｇ ｙ ｐ ｇ ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｈ ｉ ｈ－ｓ ｅ ｅ ｄ －ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｔ ｏ ｏ ｌ ｓ ａ ｎ ｄ ｈ ｉ ｈ－ｅ ｎ ｔ ｒ ｏ ａ ｌ ｌ ｏ ｃ ｏ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｏ ｌ ｓ ｗ ａ ｓ ｃ ｏ ｍ ａ ｒ ｅ ｄ ．Ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｙ ｇ ｐ ｇ ｐ ｙ ｙ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｉ ｎ ａ ｌ ｌ ｏ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ａ ｔ ｉ ｎ ｉ ｓ ａ ｂ ｏ ｄ ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｅ ｄ ｃ ｕ ｂ ｉ ｃ（ Ｂ Ｃ Ｃ） ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ａ ｔ ｉ ｎ ｈ ｉ ｈ ｔ ｅ ｍ－ ｐ ｙ ｇ ｙ ｇ ｇ ， ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ． Ｔ ｈ ｅ ｈ ｉ ｈ－ｅ ｎ ｔ ｒ ｏ ｃ ｏ ａ ｔ ｅ ｄ ｃ ｕ ｔ ｔ ｉ ｎ ｔ ｏ ｏ ｌ ｉ ｓ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄ ｂ ｈ ｉ ｈ ｅ ｒ ｈ ａ ｒ ｄ ｎ ｅ ｓ ｓ ｌ ｏ ｗ ｅ ｒ ｆ ｒ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｙ ｇ ｐ ｙ ｇ ｙ ｇ ｐ ， ， ｃ ｏ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔｂ ｅ ｔ ｔ ｅ ｒ ｃ ｈ ｉ ｂ ｒ ｅ ａ ｋ ｅ ｒａ ｎ ｄ ｂ ｅ ｔ ｔ ｅ ｒ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｆ ｉ ｎ ｉ ｓ ｈ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｄ ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ． ｐ
激光熔覆 Ａ ｌ Ｃ ｒ Ｃ ｏ Ｆ ｅ Ｎ ｉ Ｍ ｏ Ｔ ｉ Ｓ ｉ ０． ７ ５ ０． ２ ５高熵合金 涂层刀具的性能 ＊
２ ，李 烨１ 张爱荣１，梁红玉１，
（ ； ） １ ．太原工业学院 机械工程系 ，太原 ０ ３ ０ ０ ０ ８ ２ ．北京科技大学 新金属材料国家重点实验室 ，北京 １ ０ ０ ０ ８ ３
３］ ， 等 人 的 研 究 表 明［ 在高混合熵 Ｙ ｅ ｈ Ｊ ．Ｗ．