WC partikulek mikroegituran eta propietateetan duten eragina aztertzeko estaldura-estaldurak, FeCoCrNiMn-xWC entropia handia aleazio-estaldura-estaldurak NM450 altzairuaren gainazalean prestatu ziren 1 200 W-ko laser potentzia eta 6 mm/s-ko eskaneatzeko abiadura erabiliz. Estalduen fasea, mikroegitura, propietate mekanikoak eta higadura-erresistentzia X izpien difraktometroarekin (XRD), eskaneatzeko mikroskopio elektronikoarekin (SEM), Vickers mikrogogortasun probagailuarekin eta marruskadura eta higadura probagailuarekin aztertu ziren. Emaitzek erakusten dute WC partikulak FeCoCrNiMn entropia handiko aleazio estaldurari gehitzen zaizkionean, entropia handiko aleaziozko estaldura konposatuaren mikroegitura FCC eta BCC faseak direla batez ere, WC, W2C eta Cr7C3 fase kopuru txiki bat duela eta mikroegitura zutabea da. kristala eta kristal egitura zelularra. % 10 WC duen estaldura konposatuak errendimendu integral onena du, mikrogogortasuna 484.5 HV0.3-ko gehienezko baliora iristen delarik; marruskadura-koefizientea 0.58 da, eta higadura-galera eta higadura-tasa baxuenak dira 0.011 4 g eta 0.857×10-5 g/(N·m), hurrenez hurren. Estaldura konposatuaren higadura modua higadura urratzailea eta higadura oxidatiboa da batez ere, higadura itsasgarriarekin batera.

Entropia handiko aleazioak material berrien ikerketa ardatz bihurtu dira, indar handiko, gogortasun handiko, higadura erresistentzia, korrosioarekiko erresistentzia eta tenperatura altuko erresistentzia abantailengatik. Entropia handiko aleazioen ezaugarri nabarmena haien elementuen aniztasuna da. Aleazio tradizionalak ez bezala, normalean metal-elementu nagusi bat edo bi besterik ez dituztenak, entropia handiko aleazioak elementu osagai ugari dituzte eta elementu bakoitzaren proportzio atomikoa proportzio altuan dago, normalean %5~35. Entropia handiko aleazioek elementu metaliko anitz eduki arren, soluzio solido-fase sinple bat era dezakete eta aleazio tradizionalek baino errendimendu hobea izan dezakete. Entropia handiko aleazioak propietate bikain asko dituzte, hala nola, indar handia, gogortasun handia, higadura erresistentzia ona, tenperatura altuko erresistentzia eta korrosio eta oxidazio erresistentzia bikaina. Ezaugarri horiei esker, entropia handiko aleazioek aplikazio aukera zabalak dituzte aeroespazialean, automobilean, petrokimikoan, energia elektrikoan, biomedikuntzan eta beste alor batzuetan. Laser-estalduraren bidez, substratuari ondo lotuta dauden entropia handiko aleazio-estaldurak prestatzen dira, eta bien abantailak konbinatzen dira industria-ekoizpenean entropia handiko aleazioak gehiago aplikatzea sustatzeko. Esaterako, aeroespazialaren arloan, entropia handiko aleazioak erabil daitezke tenperatura altuko osagaiak eta korrosioarekiko erresistenteak diren osagaiak fabrikatzeko; petrokimika arloan, korrosioarekiko erresistenteak diren hodiak eta ekipoak fabrikatzeko erabil daitezke; ikatza meatze-makinen arloan, higadura-erresistentzia handiko estaldurak dituzten piezak fabrikatzeko erabil daitezke.

Laser estaldura teknologiak tokiko beroketa eta urtze azkarra lor dezake, lehengaien hondakinak murriztuz eta prozesu-fluxua sinplifikatuz; laser estalduraren teknologiak hozte azkarraren ezaugarriak ditu, prestatutako estaldura alearen egitura fina eta uniformeki banatuta, eta horrek estalduraren dentsitatea eta errendimendua hobetzen laguntzen du, hala nola, gogortasuna, higadura erresistentzia, korrosioarekiko erresistentzia, etab.; Laser estaldura prozesuan, estalduraren eta substratuaren artean lotura metalurgikoa sortzen da, eta horrek estalduraren eta substratuaren arteko lotura-indarra nabarmen hobetzen du, estalduraren bizitza luzatzen laguntzen du eta estalduraren isurketa eta pitzaduraren fenomenoa murrizten du; laser estalduraren teknologiak huts egindako piezen gainazala konpondu eta alda dezake, eta horrek baliabideen hondakinak eta ingurumenaren kutsadura murrizten laguntzen du eta garapen iraunkorra lortzen laguntzen du.

Azken urteotan, entropia handiko aleazioen estaldura konposatua sendotzea partikula gogorrak gehituz ikerketaren gaia bihurtu da. Partikula gogor arruntak WC, TiC eta SiC dira. Horien artean, WC-k gogortasun handia, egonkortasun termiko ona eta metalekin bustitzearen abantailak ditu. WC partikulek entropia handiko aleaziozko estaldura konposatuen indarra, gogortasuna eta higadura-erresistentzia hobetu ditzakete. Artikulu honetan, laser cladding teknologia erabiltzen da FeCoCrNiMn entropia handiko aleazioa aztertzeko. WC-ren eduki desberdinak gehitzeak fase-konposizioan, mikroegituran, mikrogogortasunean eta entropia handiko aleazio-estalduraren higadura-erresistentzian duen eragina aztertzen da. Gehitutako WC kopurua egokituz, errendimendu ona duen FeCoCrNiMn-xWC entropia handiko aleaziozko estaldura konposatu bat prestatzen da, eta higadura-erresistentea den estaldura prestatzeko aplikatzen da ikatz meategiko arraspa-garraiagailuaren erdiko askaren gainazalean.

1 Material eta metodo esperimentalak
(1) Proba-substratua Proba-substratua NM450 altzairua zen. Laginaren gainazala ezpurutasunik gabe zegoela ziurtatzeko, laginaren gainazala lehenik lixarekin leundu zen, gero ultrasoinu bidez garbitu eta, azkenik, probatu aurretik lehortu zen.
(2) Hauts-materiala Probak FeCoCrNiMn entropia handiko aleazio-hautsa hautatu zuen estalduraren substratu-material gisa. Konposizio kimikoa 1. taulan ageri da. Hautsaren partikulen tamaina 45~105 μm-koa da. WC zeramika aukeratu zen indartze faseko partikula gisa. Estaldura proban, kanal bikoitzeko hauts-elikadura bat erabili zen WC zeramika-kopurua denbora errealean doitzeko, probaren aurrerapen leuna bermatzeko. 0, % 5, % 10, % 15 eta % 20ko WC masa frakzioak dituzten FeCoCrNiMn-xWC aleazioak hautatutako hautsen arabera diseinatu ziren. Osaera 2. taulan ageri da.
(3) Estaldura prestatzea The laser estaldura Esperimentuan erabilitako prozesu-parametroak hauek dira: 1 200 W-ko laser potentzia, 15 mm-ko desfokatzea, 6 mm/s-ko eskaneatzeko abiadura, estaldura-prozesuan argonaren % 99.99ko babesa eta 15 L/min-ko argonaren emaria. Esperimentua 5 lagin-talde izateko diseinatuta dago, eta 5 lagin-taldeak bereizita probatzen dira. Lagin-talde bakoitzaren estaldura-lodiera 1 mm-koa da.
(4) Estalduraren karakterizazioa Estaldura amaitu ondoren, probako lagina estalduraren norabidearekiko perpendikular mozten da alanbre-mozketa erabiliz. Moztu ondoren, laginaren gainazala arin leundu egiten da ebakitzean utzitako olio-orbanak kentzeko, eta laginaren gainazaleko ezpurutasunak ultrasoinu-makina batean ultrasoinu bidez garbitzen dira lagina guztiz garbitzeko eta ondorengo probetan interferentziak ezabatzeko. Estalduraren morfologia makroskopikoa behatu da RY-7045 estereomikroskopioa erabiliz. Lagina aqua regia-rekin herdoildu zen (HCl eta HNO3-ren erlazio molarra 3:1 zen) 10-20 s-tan. Estalduraren mikroegitura JSM-5610LM eskaneatzeko mikroskopio elektronikoa (SEM) erabiliz behatu da. Estaldura-fasea D/max2500 X izpien difraktometroarekin (XRD) aztertu zen. Eskaneatzeko angelua 20°-100° zen, eskaneatzeko urratsa 0.05° eta eskaneatzeko abiadura 4°/min. Laginaren gogortasuna PCHVT-1000Z Vickers gogortasun-probatzaile mikroskopiko bisual batekin probatu zen. Karga-karga 300 g-koa zen eta euste-denbora 10 s.

Estalduraren marruskadura- eta higadura-ezaugarriak GHT-1000EM marruskadura- eta higadura-probagailu baten bidez neurtu dira. Marruskadura- eta higadura-aleak aldez aurretik laua ehotzen ziren eta leundu ziren marradura nabaririk egon ez arte. Marruskadura bikotearen materiala GCr15 altzairu tenplatua eta tenplatua izan zen. Karga 300 g-tan finkatu zen, proba-denbora 1 800 s-koa izan zen, motorraren abiadura 450 r/min-koa, marruskadura-diametroa φ6 mm-koa eta motorraren maiztasuna 17.8 Hz-koa. Proba egin ondoren, laginaren gainazaleko higadura-marken hiru dimentsioko morfologia ikusi da mikroskopio estereoskopioarekin.
Estaldura kargak egindako higadura-kopuruaren arteko erlazioa da, ω = M/FS (1)
Non M higadura zenbatekoa den, g; F probako karga da, N; S marruskadura-distantzia osoa da, S = 169 646 mm.

2 Emaitza esperimentalak eta analisia
(1) Estalduraren estalduraren makromorfologia
Estaldura-estalduraren gainazalaren makromorfologia 1. Irudian ageri da. Estaldura-estalduraren gainazaleko morfologia ondo osatuta dago eta gainazala laua da. Ez da akatsik aurkitzen, esate baterako, pitzadurak eta zuloak. WC edukia handitzean, hauts itsastea eta aglomerazioa gertatzen dira gainazalean. Azterketak erakusten du WC edukia handitzean hautsaren jariakortasuna gutxitzen dela eta gainazaleko estalduraren tenperatura jaisten dela. Beste zati bat urtutako igerilekuaren zipriztinak eragiten du.
(2) Estaldura-estalduraren fase-analisia
Estalduraren XRD espektroa 2. Irudian erakusten da. 2. Irudian ikusten den bezala, FeCoCrNiMn-xWC estaldura konposatua FCC fasea eta BCC fasearen egituraz osatuta dago batez ere. Argi ikusten da WC gehikuntza handituz, FCC faseko difrakzio-gailurra handitzen dela eta BCC faseko difrakzio-gailurra gutxitzen dela. WC gehikuntza WC% 10era iristen denean, BCC faseko difrakzio gailurra ia erabat desagertzen da. WC partikulak estaldura-matrizetik prezipitatu daitezke prezipitatu gisa. Hauspeatutako WC partikula hauek estalduran indartze fase gehigarriak sortuko dituzte, estalduraren gogortasuna eta higadura erresistentzia hobetuz. Prezipitazioaren indartzeak estaldura fasearen egituraren konposizioa eta banaketa aldatuko ditu, eta, ondorioz, estalduraren errendimendu orokorra eragingo du. WC handitzeak beroak kaltetutako zonaren mikroegitura eta faseen konposizioa aldatuko ditu, WCren urtze-puntu altuak eta egonkortasun termikoak beroak eragindako zonaren sorreran eta bilakaeran eragingo dutelako. Beroaren eraginpeko zonaren aldaketa honek estaldura-fasearen egituraren sorreran eta errendimenduan eragingo du. Bigarrenik, WC partikulak estaldura-matrizearen sarean disolbatuko dira disoluzio solido bat sortzeko, eta horrela matrizearen gogortasuna eta indarra hobetuko dira.
(3) Estalduraren estalduraren mikroegituraren azterketa
Estalduraren estalduraren mikroegitura 3. Irudian ageri da. 3. Irudian (a) agertzen den moduan, WC partikulak gehitzen ez direnean, estaldura kristal ekiaxedunak dira batez ere, kristalen luzerak norabide guztietan berdinak dira gutxi gorabehera, eta tartea. kristalen artean txikia da; 3 (b) eta 3 (c) irudietan ikusten den bezala, % 5 WC eta % 10 WC gehitzen direnean, urtu gabeko WC partikula kopuru txiki bat agertzen hasten da estaldura konposatuaren kristaletan. Kristal ekialdunak finagoak direnean, zutabe dendrita bihurtzen dira, eta mikroegitura aleak finagoak bihurtzen dira. % 10 WC gehitu ondoren, estaldura konposatua nabarmen findu egiten da; 3 (d) eta 3 (e) irudietan ikusten den bezala, % 15 WC eta % 20 WC gehitzen direnean, estaldura konposatuaren zutabe-kristalak gutxitzen dira, eta mikroegitura kristal zelularrak dira gehienbat. Horrek erakusten du WC partikulen kopuruaren gehikuntzak aleazio-egitura fintzeko lagungarria dela, eta WC partikulen eta matrizearen arteko elkarrekintzak ale finak indartzea ere sustatuko du.
(4) Estaldura-estalduraren gogortasun-analisia Estaldura-estalduraren zeharkako mikrogogortasuna 4. Irudian ageri da. FeCoCrNiMn-xWC estaldura konposatuaren gogortasuna nabarmen hobetu da WC partikulak gehitu ondoren. WC partikulak gehitzen ez direnean, estalduraren batez besteko mikrogogortasuna 393.8 HV0.3 da; WC edukia % 5, % 10, % 15 eta % 20 denean, estaldura konposatuaren batez besteko mikrogogortasuna 431.9 HV0.3, 484.5 HV0.3, 450.6 HV0.3 eta 430.1 HV0.3 da. Hau da WC-ren gogortasun handiak entropia handiko aleazio-estaldura konposatuaren gogortasuna modu eraginkorrean hobetu dezakeelako. Bigarrenik, estalduran, WC partikula batzuek C elementuak sortuko dituzte tenperatura altuko pitzaduraren ondorioz, eta C elementuek eta Fe, Cr, W eta beste elementu batzuek sortutako karburoek (Fe3C, Cr7C3, W2C) eta beste elementu batzuek mikrogogortasuna hobetzen dute. estaldura.
(5) Estaldura-estalduraren analisi tribologikoa Marruskadura-koefiziente-denbora kurba 5. Irudian ageri da. Estaldura-estaldurari WC gehitzen ez zaionean, estaldura konposatuaren batez besteko marruskadura-koefizientea 0.69 da; WC partikulak % 5eko masa-frakzioarekin gehitzen direnean, estaldura konposatuaren marruskadura-koefizientea 0.72 da; WC partikulak % 10eko masa-frakzioarekin gehitzen direnean, estaldura konposatuaren batez besteko marruskadura-koefizientea txikiena da, hau da, 0.58; WC partikulak % 15eko masa-frakzioarekin gehitzen direnean, estaldura konposatuaren batez besteko marruskadura-koefizientea 0.86 da; WC partikulak % 20ko masa-frakzioarekin gehitzen direnean, estaldura konposatuaren batez besteko marruskadura-koefizientea 0.59 da.

WC estaldurari gehitzen zaionean, estalduraren gogortasuna nabarmen handitu dezake. Kanpoko higadura jasaten denean, gogortasun handiko estaldurak higadura-partikulen ebaketa eta marradurari eraginkorrago aurre egin diezaioke, horrela higadura-erresistentzia hobetuz. WC gehitzeak estalduraren alearen tamaina ere findu dezake, horrela estalduraren indarra eta gogortasuna hobetuz. Ale finduek dislokazioaren irristaketaren erresistentzia handitu dezakete eta estalduraren higadura erresistentzia hobetu dezakete. WC edukia handitzean, marruskadura-koefizientea igotzen da. Hau da, WC partikula gehiegik estalduraren eta substratuaren arteko lotura-indarra ahuldu dezakeelako. Kanpoko higadura jasaten denean, estaldura litekeena da substratutik kentzea, eta horrela higadura-erresistentzia murrizten da.
Estaldura-geruza bakoitzaren higadura-tasa (1) formularen arabera kalkulatzen da, eta WC eduki desberdina duten FeCoCrNiMn-xWC estaldura konposatuen higadura-kopurua eta higadura-tasa barra grafikoa marrazten da, 6. Irudian ikusten den moduan. FeCoCrNiMn-en higadura-tasa. WC partikularik gabeko estaldura-estaldura 1.308 × 10-5 g/(N·m) da, higadura-tasa. 5% WC estaldura konposatua 1.278 × 10-5 g/(N·m) da, 10%WC estaldura konposatuaren higadura-tasa 0.857 × 10-5 g/(N·m), %15eko higadura-tasa. WC konpositearen estaldura 0.917 × 10-5 g/(N·m) da eta 20% WC konpositearen higadura-tasa. estaldura 0.910×10-5 g/(N·m) da. Horien artean, 10% WC estaldura konposatuaren higadura-kopurua eta higadura-tasa baxuenak dira, eta higadura-erresistentzia onena.
Marruskadura eta higadura probaren ondoren estalduraren higadura-orbainaren mikromorfologia 7. Irudian erakusten da. 7. Irudiak (a) erakusten du WC gehitu gabe, estaldura konposatuaren higadura-orbainaren morfologiak atxikimendu handia erakusten duela, gainazaleko itsasgarri-materiala begi-bistakoa da eta batez ere. atxikimendua, eta higadura modu nagusia itsasgarri higadura da; 7. irudiak (b) % 5 WC estaldura konposatuaren higadura orbainaren morfologia erakusten du. Aztarna WC gehitzeak estaldura konposatuan higadura murrizteko efektu nabaria du, estalduraren zuriketa murrizten du eta higadura-eremuan golde eta metal-oxidoak nabariak dira; 7. (c) irudiak % 10 WC estaldura konposatuaren higadura-morfologia erakusten du, zeinetan goldea murrizten den eta zuriketa handitzen den; 7. (d) Irudiak % 15 WC estaldura konposatuaren higadura-morfologia erakusten du, zeinetan zuriketa eta marruskadura-goldea ikusten diren, eta estaldura konposatuaren gainazaleko oxido metalikoa handitzen da; 7. irudiak (e) % 20 WC estaldura konposatuaren higadura orbainaren morfologia erakusten du. WC partikula gehiago gehitzen direnean, estalduraren higadura-eremuan delaminazio- eta isurketa-fenomenoa nabarmen murrizten da eta hobien bolumena ere murrizten da. Cr-k Cr7C3 eta Fe3C bezalako karburoak sor ditzake Fe eta C bezalako elementuekin, eta Cr2O3 eratu Orekin lubrifikazio solidoarekin. WC-k W2C soluzio solidoa osatuko du deskonposizioaren ondoren, eta horrek estaldura-geruzaren higadura-erresistentzia hobetzen du. Laburbilduz, teoria tribologikoaren analisiarekin konbinatuta, estaldura konposatuaren higadura-forma higadura urratzailea eta higadura oxidatiboa da batez ere, higadura itsasgarriarekin batera.

3 aplikazioa
Artikulu honen emaitzak Xi'an Heavy Equipment Pubai Coal Mine Machinery Co., Ltd.-ren ikatz meategiaren garraiorako SGZ800/1710 motako arraspa-garraiagailuaren erdiko zirrikituaren gainazaleko estalduraren ekoizpenean eta estalduran erabili dira. lodiera 3 mm-ra iritsi zen. Ikatz meategian 240 eguneko proba industrial baten ondoren, erdiko zirrikituaren higadura-lodiera 3 ~ 5 mm-koa zen, higadura-erresistentea den NM450 plakaren higadura-lodiera 5 ~ 10 mm-koa zen, eta higadura erresistentzia asko hobetu zen.

4 Ondorioa
(1) WC partikulak gehitzeak estalduraren mikroegitura nabarmen aldatu zuen. FeCoCrNiMn-xWC estaldura-estalduraren mikroegitura kristal ekiaxez eta zutabe dendritaz osatuta dago batez ere. WC edukia handitzean, WC partikulak eta BCC faseak ere handitzen dira, eta estalduraren mikroegitura nabarmen findu egiten da. Mikroegitura FCC fasea eta BCC fasea da batez ere, eta WC, W2C eta Cr7C3 fase kopuru txiki bat dauka.
(2) Gehitutako WC partikulen kopuruak eragin handia du estalduraren propietate mekanikoetan. WC edukia handitzean, estaldura-geruzaren mikrogogortasuna nabarmen handitzen da. % 10 WC estalduraren estalduraren batez besteko mikrogogortasuna altuena da, 484.5 HV0.3 balio maximoarekin.
(3) 10% WC estaldura-estalduraren higadura-galera eta higadura-tasa baxuenak dira, 0.011 4 g eta 0.857 × 10-5 g/(N·m) hurrenez hurren. Higadura erresistentzia onena da. Higadura moduak higadura urratzailea eta higadura oxidatiboa dira batez ere, higadura itsasgarriarekin batera.