激光熔覆WC_CoCrFeNiMo復(fù)合涂層的組織與耐磨耐蝕性能前言 高熵合金（HEA）作為一種新型多元合金材料，由5種或5種以上元素按相等或近似相等的原子百分比組成，具有高熵效應(yīng)、晶格畸變效應(yīng)、遲滯擴(kuò)散效應(yīng)及“雞尾酒效應(yīng)”，從而展現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能和耐磨耐蝕性能。
本文旨在通過激光熔覆技術(shù)在Q235鋼上制備不同WC添加量的CoCrFeNiMo高熵合金復(fù)合涂層，并研究WC含量對(duì)涂層物相組成、顯微組織、顯微硬度、耐磨性及耐腐蝕性能的影響。 實(shí)驗(yàn)材料制備 選用CoCrFeNiMo高熵合金粉末和WC粉末作為熔覆材料，以Q235鋼為基體。 涂層制備：利用激光熔覆技術(shù)在Q235鋼表面制備不同WC含量的WC/CoCrFeNiMo復(fù)合涂層。 試驗(yàn)結(jié)果與討論 物相分析 圖2展示了不同WC含量的WC/CoCrFeNiMo復(fù)合涂層的XRD譜圖。未添加WC的高熵合金涂層和5/HEA復(fù)合涂層中均存在FCC固溶體結(jié)構(gòu)基體相和σ相。隨著WC添加量的增加，WC、W?C和Co?W?C等化合物相陸續(xù)出現(xiàn)，且其衍射峰強(qiáng)度逐漸提高。這表明WC在熔覆過程中發(fā)生了部分分解，形成了亞穩(wěn)的W?C和三元Co?W?C化合物。
顯微組織分析 圖3和圖4展示了不同WC含量的高熵合金復(fù)合涂層的SEM圖像?？梢钥闯觯S著WC添加量的增加，涂層的顯微組織變得更加致密，WC顆粒周圍出現(xiàn)了不規(guī)則形狀的塊狀組織。EDS點(diǎn)掃結(jié)果顯示（表1），WC添加量增加導(dǎo)致涂層中W和C的含量顯著增加，而其他元素的分布變化不大。
顯微硬度 圖6展示了WC含量對(duì)高熵合金復(fù)合涂層硬度的影響。隨著WC添加量的提高，涂層的硬度持續(xù)提高，平均顯微硬度最高可達(dá)430.7 HV0.3，較未添加WC的純高熵合金涂層提高了42.4%。這表明WC硬質(zhì)顆粒及其分解產(chǎn)物對(duì)涂層硬度的提升有顯著貢獻(xiàn)。
摩擦磨損性能 圖7和圖8展示了不同WC含量的復(fù)合涂層在15 N載荷下的摩擦因數(shù)曲線、磨損量及磨痕微觀形貌。結(jié)果表明，當(dāng)WC添加量為20%時(shí)，復(fù)合涂層的摩擦系數(shù)和磨損量均達(dá)到最小值，其磨損機(jī)制主要為磨粒磨損、少量的粘著磨損和氧化磨損。隨著WC含量的進(jìn)一步增加，涂層的摩擦系數(shù)和磨損量反而增加，這可能是由于過多的WC顆粒導(dǎo)致涂層內(nèi)部應(yīng)力集中和裂紋擴(kuò)展。
電化學(xué)性能 圖9展示了不同WC含量的高熵合金復(fù)合涂層在3.5% NaCl溶液中的電化學(xué)極化曲線及極化參數(shù)。25/HEA復(fù)合涂層的自腐蝕電位（E????）達(dá)到極值0.2890 V，較未添加WC的高熵合金涂層提高了約50%。此外，圖10的Nyquist圖和Bode圖也表明，25/HEA復(fù)合涂層的容抗弧曲率半徑、相位角和阻抗模值均較大，顯示出優(yōu)異的耐腐蝕性能。
結(jié)論 以CoCrFeNiMo和WC為原料，采用激光熔覆技術(shù)在Q235鋼表面成功制備出不同WC添加量的高熵合金復(fù)合涂層。其顯微組織主要由 FCC 相、σ 相、殘留的 WC 及少量新生的 W2C 和 CoW2C 等化合物相組成。 隨著 WC 添加量的提高，高熵合金基體組織得到明顯細(xì)化，在 WC 硬質(zhì)顆粒及其分解產(chǎn)生的 W2C 和 CoW2C 等化合物相的綜合作用下，復(fù)合涂層的硬度持續(xù)提高。 WC 顆粒的引入復(fù)合涂層的摩擦學(xué)特性得到提升，隨著 WC 添加量的增加，復(fù)合涂層的摩擦系數(shù)和磨損量均先減小后增加，當(dāng) WC 添加量為 20%時(shí)，摩擦系數(shù)和磨損率均達(dá)到最小值。 WC 顆粒的引入不僅沒有破壞高熵合金基體良好的耐腐蝕性能，反而對(duì)其抗腐蝕能力有所提升，當(dāng)WC 添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 25%時(shí)，涂層的耐腐蝕性最強(qiáng)，主要作用機(jī)理為 WC 顆粒及其分解產(chǎn)物對(duì)涂層的物理屏障作用減弱了晶界的腐蝕。 參考文獻(xiàn)： 【激光熔覆WC_CoCrFeNiMo復(fù)合涂層的組織與耐磨耐蝕性能】 張小鋒，呂品正，羅建科，衡鑫，魏佳貴，席曉晨，賈磊 |
