氩弧熔覆制备高熵合金涂层组织和性能分析

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1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterResearchontheMicrostructuresandMechanicalPropertiesofHigh--entropyAlloyCoatingbyTIGCladdingByWeiGuoSupervisor：Prof．JinqiMiaoProf．ShengxinLiuMaterialScienceSchoolofMaterialsScienceandEngineeringApril2014原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文

2、，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：卸Ijf芦日期：纱仟年∥月>日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用

3、影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。～L学位论文作者：割’“弓日期：力仟年∥月多日摘要传统合金体系的设计思想是以一种或两种元素为基本主元，这种合金的晶体结构和性能皆因主元元素自身的限制而受到影响。随着人类对材料性能要求的提高，尤其是对太空、医疗等领域的深入探索，传统合金设计的局限性和性能的缺陷日益凸显，多主元高熵合金正是基于打破这种传统合金的基本主元元素设计思想而发展起来的合金。高熵合金具有简单的微结构，而且微

4、结构有倾向于纳米化及非晶化的趋势，通过合适的元素配比后，获得的合金具有高硬度、耐高温氧化、耐腐蚀、高电阻率等优良性能。所制备的材料可以应用于高硬度高耐磨性的刀具、模具、油压气压杆、高频软磁薄膜、涡轮叶片、耐火材料等领域。本文配比不同成分的合金粉末预置层，电流大小110A、预置层厚度lmm，制备熔覆层。采用金相观察、扫描电子显微镜、能谱分析、X射线衍射分析以及硬度测试，研究了熔覆层的显微组织和力学性能，探讨了熔覆层的形成过程，．分析合金元素的分布情况和相组成。结果表明，以钨极氩弧焊做热源，在Q235钢基体上熔覆按高熵合金成分配比的合金粉末时，得到呈冶金结

5、合的熔覆层。熔覆层热影响区主要分为过热区、相变重结晶区。过热区为粗大的魏氏体组织，．相变重结晶区为晶粒细化后的铁素体和珠光体；熔覆层中晶粒形态从熔合线处到熔覆层表面大致为平面晶一胞状晶一柱状晶或者树枝晶一细小枝晶。合金元素在熔覆层中的分布不同：密度较轻的Al元素在熔池金属液中浮于上层，在熔覆层中下部组织中含量较少；Cu元素主要固溶于铁素体中；Cr、Mo、Mn元素除固溶外，还可以形成金属间化合物以及合金渗碳体；Fe元素形成Q—Fe基体相和金属间化合物。Mn的加入可以降低熔覆层硬度，细化析出的第二相，使晶粒状态由胞状晶向树枝晶转变；Si的加入可以加大熔覆层

6、的熔深，提高熔覆层硬度，形成细小的针状铁素体+针状贝氏体。关键词：高熵合金氩弧熔覆显微组织显微硬度相组成AbstractTraditionalalloysrequireoneortwomajorelementastheirmaincomponent，andthenaddingminorelementstoimprovetheproperties．Againstthisbackground，anewalloydesignprinciplehasbeendevelopedbyYehwiththenameofhighentropyalloys(HEAs)．I

7、nthisconcept，alloyshaveatleastfiveelementswhoseconcentrationishigherthan5at．％andlessthan35at．％．Comparedwithtraditionalalloys，HEAshavemanydifferentcharacteristicbecauseofitsspecialformation．Inthispaper,thecladdinglayerwasmadebyTIGequipment，whichhastheadvantageofcheapandeasilyoper

8、ating．Thealloypowdercomposition，pre-coatingthic