不锈钢是一种具有良好耐腐「蚀性能的钢,利用合金化法,向钢中加入CrNiSi等元素,使其在室温下获得单相固溶体组织,提高金属的电极电位,减少微电池数目,有效地提高了钢的耐蚀性[52]304不锈钢,即0Cr18Ni9奥氏体不锈钢,具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度和机械特性,其冲压、弯曲等热加工性良好,且价格低廉,自20世纪初期以来,被广泛应用于船舶、机械、化工、医疗、食品、建工等各个领域[53]。尽管这※类不锈钢在诸多方面表现出较好的性能,但在某些特定条件下也容易▅发生点蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀开裂等破坏性现象,另外因其自身C含量较少表现出的①较高塑性和较低硬度,使其不能有效地抵抗材料的磨损,导致表面耐磨性能较差,限制了304不锈钢在许№多方面的应用。如果能通过恰当的♂表面强化技术有效地改善304不锈钢的表面性能,必将极※大地提高其在生产生活中的利用率,有效推动生产力的发展,这也一直是国内外研究的热点。

304不锈钢作为传统的不锈钢材,具有优异的耐腐蚀性、一定的强度及较好的机加工性,再加上其造价比较低廉,故长期以来被◤广泛地应用于生产生活中。但这种不锈钢硬度较低,导致其表面耐磨性较差,无法较好地服役于摩擦磨损环境中,这种缺点极大地限制了其在更广范围的应用。因此,若能利用表面改性手段提高←304不锈钢的表面耐磨性,必将拓展其在更广范围内的应用。

高熵合金区别于传统合金,多主元的合金设计特点使其具有高强度、高硬度、良好的热稳定性及耐腐蚀性。目前大多采用熔铸法制备块状高熵合金,但此法需要原材料较多,高熵合金又多含贵金属,导致其成本较高,且合金多存在铸造缺陷,不能使高熵合金优异的性能得到充分发挥。采用激光熔覆技术制备高熵合︻金涂层避∮免了上述缺点,并使高熵合金的优异性能得以展现,可用来极大地改善304不锈钢的表面性能。因此,本文采用激光熔覆∮法,在304不锈钢表面制备高熵合金涂层,一方面期望能成功对基体进行表面改性,提高其耐磨性。另一方面,也为高熵合金涂层的研究提供一定的参考。本文研究内容如下:

1)激光加工工艺参数的选择及涂层制备。在不同的工艺参数下进行激光熔覆实验,通过对熔覆层外观形貌、熔覆层与基体结合质量以及对熔覆层有无缺陷进行综合评估,确定最合适的激光熔覆工艺参数。于最佳工艺下在304不锈钢基体上分别制备AlCoCrFeNiNbxAlCoCrNiNbxAlCoCrFeNiNb0.75+WC高熵合金涂层。

2)熔覆层显微分析。利用X射线衍射仪XRD、扫描电镜SEM、能谱仪EDS、电子探针EPMA等测试△方法,对不同成分的激光熔覆涂层材料进行物相、显微组织、微区成分分析。

3)熔覆层●性能分析。对熔覆层进行显微硬度及摩擦磨损检测,研究高熵合金显微硬度及耐磨性随其成分变化的变化规律,在实验范围内寻找耐磨性最佳合金涂层。