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耐磨蚀高熵合金材料及涂层技术开发

发布时间:2020/11/09点击:

应用领域:海洋、化工及治金行业耐磨蚀产品的表面强化。

成果简介:突破传统合金的设计思路,采用常用的Fe、Cr、Cu、Ni、Al、Ti、V等较低成本合金元素设计适合能源电力化工系统应用的多主元高性能高熵合金。采用高能熔射新工艺研究高熵合金涂层的制备技术,设计高熵合金涂层材料,探索高熵合金涂层的制备工艺。主要研究内容:

(1)依据多主元合金合金体系的混合熵(△Smix)、混合焓(△Hmix)、价电子浓度(VEC计算结果,设计了多组高熵合金成分配比,通过改变V、A1等大尺寸原子含量,改变合金中的原子尺寸差异值(δ)以及各原子间的负混合焓,优化合金成分,获得具有简单结构(BCC、FCC)及高的热稳定性能的高熵合金材料;

(2)采用稀士元索Ce和稀土氧化物Ce02对A1FeCuCoCrNiTi高嬤合金进行改性,进-一步优化高熵合金

的品体结构,提高耐磨蚀性能及耐热性。合金系AlFeCuCoCrNiTi合理添加微量的Ce元素,可有效优化合金的晶体结构,提高合金的硬度和耐磨性,Ce含量0.05时合金的硬度和耐磨性最好。适量的Ce02会促进合金相结构简单化,使合金耐热性变得稳定;

(3)开发了高熵合金涂层材料,分别采用超音速火焰喷涂技术和激光熔覆技术制备出了AlCrFeNiCuV、AlCrFeNiCuTi、Al0.5FeCrCoNiTix(X=0、0.25、0. 75)等系列高熵合金涂层,组织致密,涂层/基体结合强度高,可满足在耐磨及耐蚀等不同领域的应用需求。

经济效益与应用前景分析:所开发的低成本高性能高熵合金材料及涂层技术,针对海洋、化工及冶金等行业关键零部件的技术要求和使用环境,在成分及制备工艺上进行优化,在不增加成本的条件下有效提高合金材料的综合性能,市场前景广阔。其中,专利技术“一种高硬度单相高熵合金涂层及其制备方法和用途”,采用激光熔敷的方法获得的体心立方结构单相固溶体高熵合金涂层,涂层硬度范围在800~1100HV之间,硬度高,抗电化学腐蚀性能优异,具有良好耐磨蚀性能,尤其适合海洋工程、化工行业等要求高耐磨蚀性的场合。


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