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热处理对CrN/feconicral复合涂层硬度和结合性能的影响

热处理对CrN/FeCoNiCrAl复合涂层硬度和结合性能的影响

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作者：汪新宇沈阳大学

学位级别：硕士

等离子喷涂作为材料表面工程最常用的技术,用于制备各种功能性涂层,广泛应用于各行各业的零部件表面强化。等离子喷涂技术因其具有快冷快热、效率高的特性,在制备涂层过程中容易产生裂纹、孔洞、未融化颗粒和应力等问题,严重降低涂层的... 详细信息

等离子喷涂作为材料表面工程最常用的技术,用于制备各种功能性涂层,广泛应用于各行各业的零部件表面强化。等离子喷涂技术因其具有快冷快热、效率高的特性,在制备涂层过程中容易产生裂纹、孔洞、未融化颗粒和应力等问题,严重降低涂层的寿命。随着工业技术的发展对零部件的服役环境要求越来越严苛,消除涂层中的缺陷,提高涂层的性能是非常迫切的。热处理能有效地改变涂层组织的不稳定性,消除涂层中的残余应力,提升涂层性能。氮化铬作为一种陶瓷材料增强剂可以提高涂层材料硬度,改善涂层整体致密结构,增强涂层与基体的结合性能。本课题采用等离子喷涂技术,在Q235钢表面制备feconicral单层涂层、CrN+feconicral双层涂层和不同质量分数CrN的复合涂层,系统研究了不同热处理温度(300℃、400℃和500℃)和保温时长(12h、24h和36h)对涂层硬度和结合性能的影响规律及作用机理。本文主要的研究结论如下:(1)未经热处理的feconicral高熵合金涂层主要由主相BCC组成。经过热处理过程,涂层的物相未见改变。经过长时间的热处理保温时间可以填充涂层内部的孔隙和缝隙,涂层中的孔隙被Al元素和Cr元素的氧化物填充,涂层中feconicral相向Fe Co Ni Cr相转变,提高了涂层的硬度性能。热处理500℃保温36h的feconicral涂层样品的强化效果最好,表面的洛氏硬度为86HRB,截面的涂层与基体处的显微硬度为207HV,并且热处理改善了涂层表面的脱落情况,且涂层脱落后与基体发生粘连现象。(2)CrN+feconicral双层涂层整体结构致密,中间CrN涂层与feconicral涂层和体结合良好,没有明显的缝隙。受热处理影响,CrN涂层中的裂纹被Cr元素的氧化物填充,双层涂层与基体的缝隙形成Fe-Cr固溶体,提升了界面结合力。热处理500℃保温36h的双层涂层样品的强化效果最好,表面的洛氏硬度为89HRB,截面的涂层与基体处的显微硬度为331HV。热处理改善了涂层的脱落情况,基体中的Fe元素向CrN涂层内部扩散,提升了涂层与基体之间的结合力。(3)三种涂层硬度强化最优的是经过500℃保温36h的CrN+feconicral双层涂层样品,三种涂层结合性能最优的是经过500℃保温36h的15wt%CrN/feconicral复合涂层样品,综合性能最优的是经过500℃保温36h的15wt%CrN/feconicral复合涂层样品。

关键词：等离子喷涂热处理 feconicral高熵合金 CrN材料硬度结合性能

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