激光熔覆FeCrNiTax共晶中熵合金涂层组织与性能研究

Abstract

采用激光熔覆技术在304不锈钢表面制备了FeCrNiTax（原子数分数x=0，0.2，0.4，0.6，0.8）共晶中熵合金涂层（EMEACs），探究了Ta元素含量对合金涂层的微观组织、硬度和耐磨性的影响。结果表明：面心立方（FCC）相FeCrNi中熵合金涂层（MEACs）在加入Ta元素后，引入了硬质Laves相，形成了与FCC相交且耦合的原位纳米层状共晶结构。当x<0.4时该中熵合金为亚共晶结构，其微观组织由FCC相和共晶组织组成。当x=0.4时合金达到共晶点，存在完全片层共晶组织。当x>0.4时合金为过共晶结构，组织由共晶组织和Laves相组成。与基体相比，所制备的FeCrNiTax涂层的硬度值有明显提升，其中x=0.8时合金涂层的维氏硬度值最高，高达705.3 HV，约为不锈钢基体的3.7倍。随着维氏硬度的提高，该合金涂层的耐磨性也得到显著改善，FeCrNiTa0.8合金具有最佳的耐磨性，磨损形式以黏着磨损和氧化磨损为主。