耐磨蚀高熵合金材料及涂层技术开发

成果简介

突破传统合金的设计思路，采用常用的Fe;、Cr、Cu;、Ni;、A1;、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、Al等大尺寸原子含量，改变合金中的原子尺寸差异值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)采用稀土元素Ce和稀土氧化物CeO,对AlFeCuCoCrNiTi高熵合金进行改性，进一步优化高熵合金;的晶体结构，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CeO,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AICrfeNiCuV、;AlCrfeNiCuTi;、Al;。FeCrCoNiTi,(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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