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硼铁粉含量对激光熔覆AlCoCrFeNi高熵合金涂层性能及形貌的影响

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材料导报 2022年第8期36卷 127-132页

作者：谷米孙荣禄牛伟郝文俊左润燕天津工业大学机械工程学院天津300387 天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室天津300387

本工作目的为研究硼铁粉含量对45钢表面激光熔覆AlCoCrFeNi高熵合金涂层组织和性能的影响。利用激光熔覆技术在45钢基材表面制备了不同含量硼铁粉的AlCoCrFeNi高熵合金涂层,对涂层表面形貌、微观组织及截面形貌进行对比分析,并测定硬度... 详细信息

本工作目的为研究硼铁粉含量对45钢表面激光熔覆AlCoCrFeNi高熵合金涂层组织和性能的影响。利用激光熔覆技术在45钢基材表面制备了不同含量硼铁粉的AlCoCrFeNi高熵合金涂层,对涂层表面形貌、微观组织及截面形貌进行对比分析,并测定硬度及耐磨性。结果显示:添加适量的硼铁粉能够改善AlCoCrFeNi涂层表面质量,细化组织。当添加3%~4%(质量分数,下同)硼铁粉时,涂层表面质量提高;当硼铁粉含量为5%~6%时,涂层成型质量变差,裂纹增加并出现了少量根瘤组织。适量添加硼铁粉的AlCoCrFeNi高熵合金涂层较不加硼铁粉的涂层硬度和耐磨性都有明显提高。当硼铁粉含量为4%时,涂层获得最佳的表面形貌和较优异的显微硬度和耐磨性,涂层表面质量最佳,未出现明显的根瘤和裂纹。

关键词：硼铁粉激光熔覆 AlCoCrFeNi 高熵合金

激光熔覆CoCrFeNiWx高熵合金涂层的组织及性能

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表面技术 2023年第3期52卷 429-437页

作者：马世忠孙荣禄牛伟谷米左润燕张连旺天津工业大学机械工程学院天津300387 天津市现代机电装备技术重点实验室天津300387

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CoCrFeNiWx(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... 详细信息

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CoCrFeNiWx(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(Fe_(7)W_(6)、Co_(7)W_(6)),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

热处理对激光熔覆CoCrFeNiSi_(2.0)高熵合金涂层组织与性能的影响

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表面技术 2022年第12期51卷 340-349页

作者：张连旺牛伟孙荣禄左润燕谷米马世忠天津工业大学机械工程学院天津300387 天津市现代机电装备技术重点实验室天津300387

目的探究热处理温度对激光熔覆CoCrFeNiSi_(2.0)高熵合金组织、物相、显微硬度及摩擦磨损性能的影响,为研究提高高熵合金性能的工艺流程提供参考。方法采用激光熔覆技术制备了CoCrFeNiSi_(2.0)高熵合金,利用高温炉加热方法对制得涂层进... 详细信息

目的探究热处理温度对激光熔覆CoCrFeNiSi_(2.0)高熵合金组织、物相、显微硬度及摩擦磨损性能的影响,为研究提高高熵合金性能的工艺流程提供参考。方法采用激光熔覆技术制备了CoCrFeNiSi_(2.0)高熵合金,利用高温炉加热方法对制得涂层进行不同温度(热处理温度分别为600、800、1000℃)的热处理,30 min分别升温至600、800、1000℃,保温30 min,后随炉冷却至室温。采用显微硬度仪、真空摩擦磨损试验机、Leica DVM6光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等设备对涂层的显微硬度、摩擦磨损性能、显微组织、物相组成进行分析研究。结果未经热处理原始试样高熵合金涂层物相组成主要为BCC相,同时夹杂少量的(Fe,Mn)2SiO4相,经过不同温度的热处理后,(Fe,Mn)2SiO4逐渐分解,1000℃热处理后完全消失;Cr_(2)Si、Ni_(4)Si相析出且在一定温度范围内随热处理温度上升含量逐渐增加,BCC相衍射峰高度随着热处理温度的增加先升高后降低。结论热处理温度不同会影响涂层综合性能的改变,热处理温度为800℃时合金的综合性能优于原始试样涂层,内部组织较为均匀,Cr_(2)Si、Ni_(4)Si等析出相含量最多且均匀分布在晶界处,涂层显微硬度最高达1347.4HV0.3,摩擦因数基本稳定在0.19。当热处理温度达到1000℃时,CoCrFeNiSi_(2.0)高熵合金涂层呈单一的BCC相,这势必会对涂层性能产生一定影响。

关键词：热处理激光熔覆 Si 高熵合金显微组织显微硬度耐磨损性能

激光熔覆CoCrFeNiW高熵合金涂层的组织及性能研究

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表面技术 2022年

作者：马世忠孙荣禄牛伟谷米左润燕张连旺天津市现代机电装备技术重点实验室天津工业大学机械工程学院

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=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...

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=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W元素的加入使涂层与基材之间的润湿角变小，润湿性变好；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(FeW)，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432.02HV，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%，平均摩擦系数最低，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元素的加入可以改善涂层与基材之间的润湿性；促进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：

热处理对激光熔覆CoCrFeNiSi高熵合金涂层组织与性能影响

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表面技术 2022年

作者：张连旺牛伟孙荣禄左润燕谷米马世忠天津市现代机电装备技术重点实验室天津工业大学机械工程学院

目的探究热处理温度对激光熔覆CoCrFeNiSi高熵合金组织、物相、显微硬度及摩擦磨损性能的影响，为研究提高高熵合金性能的工艺流程提供参考。方法采用激光熔覆技术制备了CoCrFeNiSi高熵合金，利用高温炉加热方法对制得涂层进行不同温... 详细信息

目的探究热处理温度对激光熔覆CoCrFeNiSi高熵合金组织、物相、显微硬度及摩擦磨损性能的影响，为研究提高高熵合金性能的工艺流程提供参考。方法采用激光熔覆技术制备了CoCrFeNiSi高熵合金，利用高温炉加热方法对制得涂层进行不同温度(热处理温度分别为600℃、800℃、1000℃)热处理，30分钟分别升温至600℃、800℃、1000℃，保温30分钟，后随炉冷却至室温。采用显微硬度仪、真空摩擦磨损试验机、LeicaDVM6光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等设备对涂层的显微硬度、摩擦磨损性能、显微组织、物相组成进行分析研究。结果未经热处理原始试样高熵合金涂层物相组成主要为BCC相，同时夹杂少量的(Fe，Mn)SiO相，经过不同温度的热处理后，(Fe，Mn)SiO逐渐分解，1000℃热处理后完全消失；CrSi、NiSi相析出且在一定温度范围内随热处理温度上升含量逐渐增加，BCC相衍射峰高度随着热处理温度的增加先升高后降低。结论热处理温度不同会影响涂层的综合性能的改变，热处理温度为800 ℃时合金的综合性能优于原始试样涂层，内部组织较为均匀，CrSi、NiSi等析出相含量最多且均匀分布在晶界处，涂层显微硬度最高达1347.4HV，摩擦系数基本稳定在0.19。当热处理温度达到1000 ℃时，CoCrFeNiSi高熵合金涂层呈单一的BCC相，这势必会对涂层性能产生一定影响。

关键词：热处理激光熔覆 Si 高熵合金显微组织显微硬度耐磨损性能

激光熔覆CoCrFeNiTi_(x)高熵合金涂层的组织与性能

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表面技术 2022年第3期51卷 363-370页

作者：左润燕孙荣禄牛伟郝文俊谷米李小龙天津工业大学机械工程学院天津300387 天津市现代机电装备技术重点实验室天津300387

目的研究Ti含量对激光熔覆CoCrFeNi高熵合金涂层的组织和性能的影响。方法利用激光熔覆技术在45钢表面制备CoCrFeNiTi_(x)(x表示摩尔比值,x为0、0.2、0.4、0.6、0.8)高熵合金熔覆层,并通过Leica DVM6光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X射... 详细信息

目的研究Ti含量对激光熔覆CoCrFeNi高熵合金涂层的组织和性能的影响。方法利用激光熔覆技术在45钢表面制备CoCrFeNiTi_(x)(x表示摩尔比值,x为0、0.2、0.4、0.6、0.8)高熵合金熔覆层,并通过Leica DVM6光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、电化学工作站等设备,对单道和多道熔覆试样的宏观形貌、显微组织、显微硬度、耐腐蚀性能等方面进行分析研究。结果随着Ti含量的增加,熔覆层的稀释率逐步增大,涂层与基材之间的冶金结合性能变好,但表面的成形质量变差;熔覆层随着Ti含量的增加,由单一的面心立方(FCC)相变为面心立方(FCC)和体心立方(BCC)相混合;在Ti含量的增加过程中,熔覆层的组织由树枝晶变为没有明显方向的等轴晶,且晶粒趋于细化;熔覆层的硬度随着添加元素Ti含量的增加而逐步提高,当x=0.8时硬度值提高至502.39HV0.3;随着Ti含量的增加,熔覆层的腐蚀电位逐渐先向正方向移动,后向负方向移动,腐蚀电流密度先减小后略有增加。结论在CoCrFeNi合金体系中添加Ti元素,会导致熔覆层的成形质量恶化。Ti元素的加入可以促成体心立方(BCC)相的形成,且起到细化晶粒的作用,有效地提升了熔覆层的显微硬度和耐腐蚀性能。

关键词：激光熔覆高熵合金 Ti CoCrFeNi 宏观形貌显微组织显微硬度耐腐蚀性能

激光熔覆CoCrFeNiSi_(x)高熵合金涂层组织及耐蚀性能研究

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表面技术 2021年第8期50卷 343-348,381页

作者：郝文俊孙荣禄牛伟李小龙谷米左润燕天津工业大学机械工程学院天津300387 天津市现代机电装备技术重点实验室天津300387

目的研究Si含量对CoCrFeNi系高熵合金涂层组织、物相、显微硬度及耐蚀性能的影响。方法通过激光熔覆技术在45钢基材上制备CoCrFeNiSi_(x)(x为物质的量之比,x=0.0,0.5,1.0,1.5,2.0)高熵合金涂层,使用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪... 详细信息

目的研究Si含量对CoCrFeNi系高熵合金涂层组织、物相、显微硬度及耐蚀性能的影响。方法通过激光熔覆技术在45钢基材上制备CoCrFeNiSi_(x)(x为物质的量之比,x=0.0,0.5,1.0,1.5,2.0)高熵合金涂层,使用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪、电化学工作站对涂层的显微组织、物相组成、显微硬度、耐蚀性能、腐蚀形貌进行分析研究。结果CoCrFeNi高熵合金涂层为单一的fcc相,之后随着Si含量的提升,涂层向bcc相转变,当x=2.0时,全部转化为bcc相。涂层的微观组织以等轴晶与枝晶为主,当Si含量较少时,Si元素主要在晶界中偏析,随着Si含量的增加,过多的Si会固溶到晶粒内部。涂层的平均显微硬度随着Si含量的升高而增加,CoCrFeNiSi_(2.0)可达到566.5HV0.5。在3.5%NaCl溶液中,涂层的腐蚀电位随Si含量的增加而变大,CoCrFeNiSi_(2.0)较CoCrFeNiSi0.0的腐蚀电位正移约160 mV,腐蚀电流密度从1.17×10^(-6)A/cm^(2)减小到6.06×10^(-7)A/cm^(2),耐蚀性提高。当Si含量较低时,涂层表面出现连续大面积腐蚀痕迹,随着Si含量的增加,表面腐蚀以点蚀为主。结论在CoCrFeNi系高熵合金涂层中添加Si元素,可以促进bcc相的生成,提高涂层的显微硬度,同时可以有效抑制合金涂层的腐蚀倾向,以及减缓合金涂层的腐蚀速率,提高耐蚀性能。

关键词：激光熔覆高熵合金 Si CoCrFeNi 物相分析显微组织耐蚀性能

全气候自热锂离子电池及低温极速加热策略研究

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机械工程学报 2024年

作者：熊瑞李正阳燕润博杨瑞鑫北京理工大学机械与车辆学院

低温下锂离子电池充放电性能和可用容量急剧劣化，严重制约新能源汽车在高寒地区的规模化应用，低温加热成为提升电池低温环境适应性的可行举措。基于18650圆柱形电池结构，设计一种新型的全气候自热锂离子电池，以芯轴为加热元件，通... 详细信息

低温下锂离子电池充放电性能和可用容量急剧劣化，严重制约新能源汽车在高寒地区的规模化应用，低温加热成为提升电池低温环境适应性的可行举措。基于18650圆柱形电池结构，设计一种新型的全气候自热锂离子电池，以芯轴为加热元件，通过电触发加热方式实现低温下由内而外的极速温升，试验表明自热电池能够进行正常充放电循环，同时以芯轴作为加热元件是有效的；建立自热锂离子电池电化学-热耦合模型，对传统电化学模型进行修正，匹配自热电池工作特点，探明自热电池在加热过程中内部温度场的分布与变化情况，结果表明，加热方式使得电池表面温升迟滞性降低；利用非支配排序遗传算法Ⅱ(Non-dominated sorting genetic algorithm Ⅱ，NSGA-Ⅱ)建立以加热速率、能量消耗率为优化目标的多目标优化框架，得到最优加热策略，即33.80m?保护电阻和55.16%占空比，仿真结果表明，加热速率可达25.53℃/min，而能量消耗率仅为6.27%。

关键词：锂离子电池自加热加热速率能量消耗率多目标优化

磨粒浓度对压裂泵柱塞密封副摩擦特性影响研究

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摩擦学学报 2024年

作者：胡刚罗鸿辉王国荣马建波左润东甘豪西南石油大学机电工程学院西南石油大学能源装备研究院石油天然气装备技术四川省科技资源共享服务平台

当压裂泵发生压裂液泄漏，硬质石英砂颗粒进入柱塞摩擦副，影响其摩擦学性能。为研究颗粒浓度对柱塞橡胶摩擦学特性的影响，采用氢化丁腈橡胶与40CrNiMoA合金钢作为研究对象，制备含有固体颗粒的压裂液，通过模拟柱塞工作环境和运动形... 详细信息

当压裂泵发生压裂液泄漏，硬质石英砂颗粒进入柱塞摩擦副，影响其摩擦学性能。为研究颗粒浓度对柱塞橡胶摩擦学特性的影响，采用氢化丁腈橡胶与40CrNiMoA合金钢作为研究对象，制备含有固体颗粒的压裂液，通过模拟柱塞工作环境和运动形式，改变颗粒浓度，采用销-块试样进行往复摩擦试验。摩擦试验后，将橡胶件洗净晾干，使用三维白光干涉形貌仪和扫描电子显微镜分析材料的磨痕表面形貌和化学成分。试验结果表明，随着颗粒浓度增大，氢化丁腈橡胶表面磨损越严重，不同浓度下的橡胶表面形貌存在很大的不同。含有颗粒的压裂液会提高摩擦副的摩擦系数，并随着颗粒浓度增加，摩擦系数呈增长趋势，增长率先增大后减小；纯润滑介质时，橡胶表面磨损形貌为微凹坑，磨损机制为疲劳磨损；随着颗粒的介入，橡胶表面磨损形貌为沟槽和凹坑，磨损机制变为磨粒磨损；往复摩擦瞬时速度不恒定，导致润滑状态不稳定且颗粒汇聚堆积；颗粒浓度增大时，颗粒汇聚堆积增多，橡胶表面磨损加剧，弹性变形增加会导致更多的能量损耗。

关键词：氢化丁腈橡胶硬质颗粒磨粒磨损能量耗散柱塞密封副