Yn dit wurk wie CoCrFeNiSi-xTiB2 (x = 2. 5%, 5. 0%, 7. 5%, 10. 0%, massa fraksje) hege entropy alloy (HEA) gearstalde coating laser beklaaid op 40Cr oerflak. De faze, mikrostruktuer, hurdens, wriuwing en wearze en elektrogemyske korrosje-eigenskippen fan 'e coating waarden analysearre, en it effekt fan nano-TiB2 keramyske dieltsjes op HEA-coating waard besprutsen. De resultaten litte sjen dat as x = 2. 5%, 5. 0%, 7. 5%, de coating faze is gearstald út twa-fase FCC en BCC; wannear x = 10. 0%, boride CrB wurdt oanmakke op basis fan de twa fazen, en de coating mikrostruktuer feroaret út equiaxed kristallen oan typyske columnar dendrites. De mikrohardheid fan 'e coating nimt ta mei de ferheging fan nano-TiB2-dieltsjes, en as x = 10. As de ynhâld fan TiB2 0% is, berikt de gemiddelde hurdens fan' e coating de heechste, dat is HV547.11, dat is sawat 2.72 kear dat fan it substraat. De wichtichste redenen foar de tanimming fan har hurdens binne fêste oplossing fersterking en dispersion fersterkjen. Mei de tanimming fan TiB2-ynhâld wurdt it slijtferlies fan 'e gearstalde coating signifikant fermindere. As x = 10.0%, is it gewicht fan slijtageferlies mar 0.13 mg. Yn 't algemien feroaret de ferheging fan TiB2-ynhâld it wichtichste wearmeganisme fan' e gearstalde coating fan slimme abrasive wear en oksidaasjewearde nei lichte abrasive wear en oksidaasjewearde, en de wearbestriding wurdt signifikant ferbettere. Yn 3.5% NaCl-oplossing is de korrosjebestriding fan 'e gearstalde coating it bêste as x = 7.5%. Trefwurden: hege entropy alloy (HEA), laser cladding, nano-keramyk, wear ferset, korrosjebestriding

40Cr alloy struktureel stiel is ien fan de meast brûkte stielen foar stienkoal mynbou masine picks. It hat goede wiidweidige meganyske eigenskippen, lege temperatuer impact taaiens, lege notch gefoelichheid, en in ridlike alloy elemint ratio, dus it wurdt in soad brûkt yn de masines manufacturing yndustry. Lykwols, fanwege de hurde wurkomjouwing, 40Cr wurdt faak squeezed en skeard by cutting stienkoal naden, dat is gefoelich foar oerflak wear, corrosie, tooth deformation en oare mankeminten, serieus beynfloedzje de libbensdoer. Laser cladding technology is ien fan de meast brûkte middels op it mêd fan oerflak reparaasje yn de ôfrûne jierren. Dizze technology brûkt in hege-enerzjy laser beam te melt en solidify de coating poeder en it substraat oerflak te foarmjen in goede metallurgyske bân. Tagelyk hat laser beklaaiïng ek de foardielen fan snelle koeling, snelle solidification, lytse waarmte-oandwaande sône, en tichte coating struktuer. It kin ferbetterje de hurdens, wear ferset en corrosie ferset fan de coating oerflak. De unike foardielen en enoarme tapassingsperspektiven meitsje it breed soargen. Oars as tradisjonele alloys, hege-entropy alloys (HEA's) binne alloys gearstald út fiif of mear eleminten yn gelikense of hast gelikense molêre ferhâldingen. Yn it tradisjonele alloy-konsept, as meardere haadeleminten wurde mingd, wurde intermetallyske ferbiningen maklik produsearre, wat resulteart yn in signifikante fermindering fan 'e wiidweidige prestaasjes fan it materiaal. HEA's binne oars. Se hawwe unike "fjouwer effekten" dat kin inhibit de formaasje fan intermetallic ferbiningen, wêrtroch't se hawwe hege sterkte, hege hurdens, poerbêst hege temperatuer prestaasjes en wear en corrosie ferset. Har ynterne struktuer wurdt normaal ferdield yn FCC, BCC, en HCP fêste oplossingsfazen. HEA's ferbetterje de meganyske eigenskippen fan alloys troch fersterking fan solide oplossing en fersterking fan 'e twadde faze. Stúdzjes hawwe sjen litten dat laser cladding technology hat it effekt fan raffinaazjetechnyk nôt. Dêrom, it tarieden fan HEAs troch laser cladding is de bêste kar.

Om de hurdens en slijtresistinsje fan HEA-coatings fierder te ferbetterjen, besteegje ûndersikers hieltyd mear omtinken oan 'e effekten fan ferskate keramyske dieltsjes (lykas TiC, NbC, B4C en TiB2) op 'e prestaasjes fan HEA's. Shang et al. taret in nano-TiC dieltsje-fersterke (Cr-Fe4Co4Ni4) Cr3HEA coating op it oerflak fan 904L RVS. Mei de tafoeging fan TiC, de hurdens, wear ferset en corrosie ferset fan de gearstalde coating stadichoan ferbettere. Doe't 15% (folume fraksje) TiC waard tafoege, de microhardness fan de gearstalde coating wie likernôch twa kear dat fan it substraat. Dong et al. taret in Al-CrCoFeNi2.1-xTiB2HEAs gearstalde coating op it oerflak fan 304 RVS troch ultra-hege snelheid laser cladding. De resultaten lieten sjen dat de tafoeging fan TiB2 de hurdens en wearbestriding fan 'e coating ferbettere, en de wearsnelheid fermindere mei de tanimming fan TiB2-dieltsjes. Zhao et al. taret B4C en SiC keramyske dieltsjes fersterke CoCrFeNiTi HEA coating troch laser cladding technology. De resultaten lieten sjen dat B4C de bêste prestaasje hie op legeringsprestaasjes. De coating hurdens tanommen út HV0.5666.2 to HV0.5886.9. Tagelyk, de keamertemperatuer wear ferset waard ferbettere, en de wriuwing koeffizient en wear taryf fermindere gâns. Under de keramyske dieltsjes binne TiB2-dieltsjes ien fan 'e meast brûkte hurde fazen. Se hawwe hege hurdens, lege termyske útwreiding koeffizient, goede termyske stabiliteit, en poerbêste wear en corrosie ferset. Dizze skaaimerken kinne de meganyske eigenskippen fan HEA-coatings better ferbetterje.

D'r binne in pear stúdzjes oer it effekt fan nano-TiB2 metalen keramyske dieltsjes op 'e prestaasjes fan CoCrFeNiSi HEA. Dêrom, dit wurk taret CoCrFeNiSi-xTiB2 (x = 2.5%, 5.0%, 7.5%, 10.0%, massa fraksje, itselde hjirûnder) HEA gearstalde coating op it oerflak fan 40Cr stiel troch laser cladding, en analysearre it effekt fan nano-TiB2 op 'e microhardness en coating struktuer en fan HEA coating struktuer en wrijving perspektyf en corrosion eigenskippen. faze.

1. Eksperimint

It substraat is 40Cr stiel mei in grutte fan 150 mm × 60 mm × 8 mm. De bekledingsmaterialen binne 40-70 μm hege suverens Co, Cr, Fe, Ni, Si single poeders en 650-800 nm TiB2 poeders. 2.5%, 5.0%, 7.5%, en 10.0% TiB2 metalen keramyske poeders wurde respektivelik tafoege oan CoCrFeNiSiHEA poeders, en de poeders wurde mingd yn in KQM-ZB planetêre balmûne foar 3 h. YLS-2000 fiber laser wurdt brûkt foar it útfieren fan laser cladding yn 'e foarm fan pre-setting poeders. Foardat de beklaaiïng, de mingde poeders wurde gelijkmatig stirre mei de binder polyvinyl alkohol (2%) en pre-set op it substraat mei in dikte fan 1.45 mm. Neffens it foarriedige eksperimintele ûndersyk fan 'e ûndersyksgroep binne de optimale prosesparameters foar beklaaiïng laserkrêft fan 900 W, skennenfrekwinsje fan 4 mm·s-1, en spotdiameter fan 2. 0 mm, oerlaapfrekwinsje 30%. Om de kwaliteit fan de bekledingslaach te garandearjen, waard argon brûkt as beskermingsgas by it beklaaiproses.

Nei de cladding proses, de stekproef waard ferwurke troch wire cutting mei in electrospark, en syn grutte wie 8 mm × 8 mm × 8 mm, en de oerlaap sample grutte wie 25 mm × 8 mm × 8 mm, en dan gepolijst mei skuorpapier. De faze struktuer fan de alloy coating waard ûntdutsen troch D8-Advance X-ray diffractometer, it doel materiaal wie koper doel, en it skennen berik wie 20-100 °. Aqua regia (folume ratio fan konsintrearre hydrochloric acid oan konsintrearre salpetersäure 3: 1) waard selektearre as de corrosie oplossing, en de mikrostruktuer fan de stekproef waard waarnommen troch 4XB inverted metallografyske mikroskoop en SUPRA55VP fjild emisje elektronenmikroskoop. Enerzjy dispersive spektrometer (EDS) waard brûkt om de elemintferdieling te analysearjen, en de hurdens fan 'e coating waard metten troch in mikrohardheidstester. De tapaste lading wie 1 000 N, en de laadtiid wie 15 s. Oan 'e dwerstrochsneed fan' e stekproef waard de test útfierd fan 'e top fan' e coating nei de top fan 'e substraat. Elke stekproef waard trije kear metten en de gemiddelde wearde waard nommen. De wear test waard útfierd mei in M-5000 wriuwing en wear masine. Dry sliding reciprocating wriuwing waard selektearre. It slyppaar Si3N4 waard brûkt. De normale lading wie 20 N, de frekwinsje wie 2 Hz, de weartiid wie 30 min, en de wjersidige ôfstân wie 20 mm. De sliding snelheid en totale sliding ôfstân waarden berekkene te wêzen respektivelik 4 cm / s en 72 m.

2 Resultaten en diskusje

2.1 Fase analyze

Ofbylding 1 toant it XRD-spektrum fan 'e CoCrFeNiSi-xTiB2HEA gearstalde coating. XRD-spektra litte sjen dat de CoCrFeNiSi-xTiB2 (x = 2.5%, 5.0%, 7.5%) HEA gearstalde coating is gearstald út BCC-faze en FCC-faze. As x = 10.0%, genereart de gearstalde coating intermetallyske ferbining CrB op basis fan 'e oarspronklike twa fazen. Dit kin komme troch de negative mingentalpy fan net-metallysk B-elemint en Cr-elemint. Mei de ferheging fan nano-TiB2 nimt de ynhâld fan FCC-faze stadichoan ôf en nimt de ynhâld fan BCC-faze stadichoan ta. De reden is dat in diel fan Ti- en B-eleminten ôfbrutsen troch nano-TiB2 yn laserbeklaaiïng de foarming fan BCC-faze befoarderje, wat oerienkomt mei de resultaten fan guon eardere stúdzjes [23-26], wat oanjout dat Ti- en B-eleminten tafoege oan HEA de rol kinne spylje fan BCC-stabilisator en solide oplossingsfersterker. Dêrnjonken waard gjin TiB2-diffraksje-peak beoardiele yn 'e spektra fan alle gearstalde lagen, wat oanjout dat de nano-TiB2-dieltsjes folslein ûntbûn wiene of har oantal wie ûnder it XRD-deteksjeberik. Observearjen fan de lokale fergrutte ôfbylding yn 'e boppeste rjochter hoeke fan figuer 1, kin dúdlik sjoen wurde dat de (110) diffraksjonspiek fan de BCC faze beweecht nei in gruttere hoeke, wat oanjout dat it rooster konstante fan BCC nimt ôf. Dit kin komme troch de ûntbining fan TiB2 dieltsjes ûnder laser cladding, dy't feroarsaket de B atomen mei lytsere elemint radius te ûntbinen en ferfange oare eleminten yn de BCC faze struktuer. Neffens de Bragg-wet feroaret de wichtichste pyk fan 'e BCC-diffraksje fan' e legeringscoating nei rjochts. Oarsprong waard brûkt om fluch passe it XRD spektrum, en de nôt grutte (D) fan de CoCrFeNiSi-xTiB2 HEA gearstalde coating waard berekkene troch formule (1), lykas werjûn yn Tabel 1. De gemiddelde nôt grutte (D *) fan CoCrFeNiSi-xTiB2 (x = 2.5%, 5.0%, H gearstalde coating is. 7.5, 10.0, 15.89, 15.30 nm respektivelik, wat oanjout dat de tafoeging fan nano-TiB14.97-dieltsjes oan CoCrFeNiSi HEA-coatings de gemiddelde korrelgrutte fan 'e lagen effektyf kin ferminderje en de nôtstruktuer fan' e gearstalde coatings ferfine. Dit komt omdat TiB14.12 dieltsjes binne in mienskiplik heterogene nucleating agent dat kin fergrutsje de nucleation taryf en dus ferfine de coating korrels.
Sjoch formule (1) yn 'e figuer, wêrby't: k in konstante is (0.89), λ is de röntgengolflingte (0.15405 nm), β is de heale hichtebreedte fan 'e diffraksjepiek (FWHM), en θ is de diffraksjehoeke.

2. 2 Mikrostruktuer

De mikrostruktuer fan CoCrFeNiSi-xTiB2 HEA gearstalde coating wurdt werjûn yn figuer 2. De korrespondearjende gemyske elemint ynhâld fan de markearre gebieten yn figuer 2 steane yn Tabel 2. Ut de SEM foto, kin sjoen wurde dat de struktuer fan CoCrFeNiSi-xTiB2 HEA gearstalde coating presintearret twa ferskillende dendrite gdr (DR) ray dendrite gdr (d) regio's. DR- en ID-regio's binne typyske solide oplossingsstruktueren yn HEA-coatings taret troch laserbeklaaiïng. Ut de EDS analyze fan de coating test punten, kin sjoen wurde dat de DR regio benammen befettet Fe en Ni eleminten, wylst de ID regio benammen omfiemet Fe, Cr en Ti eleminten. Dêrom komt de DR-regio oerien mei de FCC solide oplossingsstruktuer ryk yn Fe en Ni, en de ID-regio komt oerien mei de BCC solide oplossingsstruktuer ryk yn Fe en Cr, wat oerienkomt mei de resultaten fan 'e foarige XRD-analyse. Fierder kombinearre mei figuer 2 en tabel 2, kin sjoen wurde dat as x = 2.5%, de mikrostruktuer fan de coating is in unifoarm equiaxed crystal struktuer. As x = 5.0% feroaret de coating mikrostruktuer fan equiaxed crystal nei columnar dendrite struktuer. Wannear't x = 7.5%, 10.0%, is de coating mikrostruktuer folslein feroare yn columnar dendrite. figuer 3 toant de EDS oerflak scan en elemint ferdieling fan de gearstalde coating doe't x = 5.0%, 10.0%. Kombinearre mei de gegevens yn Tabel 2, kin sjoen wurde dat as in lyts bedrach fan nano-TiB2 dieltsjes wurdt tafoege (x = 2.5%), de gearstalde coating toant dúdlik Si elemint segregaasje, en mei de tanimming fan TiB2 ynhâld, de Si elemint segregaasje stadichoan swakker en úteinlik tend to wêzen unifoarm. Dit komt om't de tafoeging fan TiB2 de werferdieling fan soluten befoarderet, en it Ti-elemint hat in sterke oanstriid om te segregearjen nei de nôtgrins. Dizze pleatslike inhomogeniteit feroarsaket dat it Ti-elemint by foarkar ôfskiedt nei de nôtgrins as it Si-elemint, wat de segregaasje fan it Si-elemint ta in beskate mjitte remt. Dêrneist, doe't x = 2.5%, 5.0%, de B elemint wurdt relatyf unifoarm ferdield yn de gearstalde coating fanwege syn relatyf lytse ynhâld. Mei de ferheging fan TiB2-ynhâld bestiet it B-elemint benammen yn 'e foarm fan segregaasje by de nôtgrins, wat de nôtgrutte fierder fermindert.

2.3 Microhardness

De ferdielingskurve fan 'e mikrohardheid fan' e gearstalde coating lâns de djipterjochting wurdt werjûn yn figuer 4. De hurdheidskromme is ferdield yn trije regio's: beklaaisône, waarmte-oanwêzige sône en substraatsône. Elke regio wurdt skieden troch in fertikale stippelline yn 'e figuer. De mikrohardheid fan 'e waarmte-oandwaande sône is relatyf heech, om't laserbeklaaiïng de skaaimerken hat fan rappe koeling en rappe solidifikaasje. It rappe koelproses fan in steat fan hege temperatuer is lykweardich oan quenching, wat de hurdens kin ferbetterje. De gemiddelde microhardness fan de CoCrFeNiSi-xTiB2 (x = 2.5%, 5.0%, 7.5%, 10.0%) HEA gearstalde coating en 40Cr substraat is HV342.98, HV404.13, HV460.51, HV547.11, HV201.23 en 1.7, HV2.0 en HV2.0 respektivelik. hurdens fan elke gearstalde coating is respektivelik 2.5 kear, XNUMX kear, XNUMX kear en XNUMX kear dat fan it substraat. 29 kear en 2.72 kear. It kin dúdlik wurde sjoen út figuer 4 dat mei de tanimming fan de ynhâld fan nano-TiB2 dieltsjes, de microhardness fan de gearstalde coating stadichoan ferheget. As x = 2.5%, 5.0%, is de mikrohardheid fan 'e coating relatyf leech. De redenen kinne omfetsje: ① De ynhâld fan TiB2 tafoege is lyts, de kâns dat Ti-atomen oplosse yn 'e fêste oplossing en ferfange oare atomen as B-atomen dy't yn' e lattice interstitial fakatueres komme is lyts, de lattice-ferfoarming is lyts, en de fêste oplossing fersterking feroarsake is net dúdlik; ② As x = 2.5%, 5.0%, de ynhâld fan FCC faze is grutter dan dy fan BCC faze, de ductility fan FCC faze is heger, mar syn sterkte is leger as dy fan BCC faze. As x = 7.5%, 10.0%, is de mikrohardheid fan 'e coating relatyf leech. De mikrohardheid fan 'e coating is relatyf leech. As x = 8.5%, 11.0%, 12.0%, 14.0%, 16.0%, 18.0%, 19.0%, 20.0%, 21.0%, 23.0%, 24.0%, 26.0%, 27.0%, 28.0%, 29.0%, 24.0% 26.0%, 27.0%, 28 ... As x = 0%, is de mikrohardheid fan 'e gearstalde coating relatyf heech. Dit komt omdat mei de tanimming fan nano-TiB2 ynhâld, de FCC faze transformearret nei de BCC faze struktuer, en de BCC faze struktuer ynhâld yn de gearstalde coating is relatyf heech; mei it tanimmen fan Ti- en B-eleminten losse de Ti-atomen mei gruttere straal yn 'e fêste oplossing op en ferfange oare atomen en besette de roosterposysje, wylst de B-atomen de ynterstitiale fakatueres yn it rooster as ynterstitiale atomen ynnimme. It kombinearre effekt fan 'e twa liedt ta slimme roosterferfoarming, dy't de graad fan solide oplossing fersterket. As x = 10.0%, wurdt de intermetallyske ferbining CrB generearre yn 'e gearstalde coating, wat resulteart yn dispersion fersterking fan' e coating. De snelle solidification by laser cladding ek helpt te ferbetterjen de oplosberens en fersterkjen it solide oplossing fersterkjen effekt. Derneist, de ynfiering fan B elemint kontrolearret de nôt grutte fan 'e coating, ferfine de korrels, fergruttet it oantal nôt grinzen, en de nôt grinzen spylje in rol yn behindering fan de beweging fan dislocations, sadat de coating fertoant hege microhardness. Neffens de Hall-Petch-fergeliking Hg = H0 + kd1/2 is de hurdens fan 'e coating omgekeerd evenredich mei de korrelgrutte.

2.4 Friksje en wear eigenskippen

2.4.1 Wrijvingskoëffisjint en wear gewichtsverlies

Figuer 5 toant de wriuwingskoëffisjint (COF) kromme fan 'e CoCrFeNiSi-xTiB2 HEA gearstalde coating, dy't twa ferskillende stadia toant: it ynrinnende poadium en it stabile wearstadium. Yn it ynrinnende poadium komt it wriuwingspaar Si3N4 keramyske bal earst yn kontakt mei it oerflak fan 'e beklaaiïng. Tidens wriuwing en wear sil wear pún oanmakke wurde op it oerflak fan 'e cladding laach, en punt kontakt wriuwing sil foarkomme, resultearret yn in ynstabyl en signifikant ferhege wriuwing koeffisient. Mei de tanimming fan wear tiid, it wriuwing kontakt gebiet stadichoan tanimt en wurdt oerflak kontakt wriuwing, wêrtroch't de wriuwing systeem tend te wêzen stabyl en gean yn it stabile wear poadium. Op dit poadium is de COF fan 'e CoCrFeNiSi-xTiB2HEA gearstalde coating tusken 0.67 en 0.72, wat oanjout dat de ynhâld fan nano-TiB2-dieltsjes net folle ynfloed hat op' e COF fan 'e gearstalde coating yn' e stabile wearstap. Fergelykbere ferskynsels binne fûn yn eardere rapporten. Figure 6a toant de gemiddelde wriuwingskoëffisjint tusken it substraat en de gearstalde coating. It kin fûn wurde dat de COF fan 'e gearstalde coating leger is as dy fan it 40Cr-substraat. Figure 6b toant it wear ferlies gewicht fan it substraat en de gearstalde coating. It kin sjoen wurde dat de gearstalde coating mei de tafoeging fan nano-TiB2 dieltsjes gâns ferbettert de wriuwing en wear eigenskippen fan it substraat. As x = 10.0%, wurdt it gewicht fan slijtageferlies fan 'e gearstalde coating mei 88% fermindere yn ferliking mei it substraat.

2.4.2 Wear folume en wear

Om fierder te ferkennen de wear ferset fan it substraat en de gearstalde coating, de trijediminsjonale profyl analyze fan 'e wear merken fan' e samples waard útfierd, en de 3D profyl map en wear profyl kromme fan it substraat en coating waarden ekstrahearre, lykas werjûn yn figuer 7. Yn ferliking mei it substraat, de wear breedte en djipte fan de coating graad fermindere mei de fariant tanimmende coating graad na2. De krúsdielen fan 'e wear fan' e wear fan 'e 40cr substraat en de kokokter en de kokrofen-XTIB2 (x = 2.5%, 5.0%) coatings wiene 7.5 10.0, 5 696.85, 1 250.10, 1 233.45, en 1 μm122.02, respektivelik, wat oanjout dat it dwerstrochsneedgebiet fan 'e wear littekens yn' e coating stadichoan fermindere mei de tanimming fan TiB770.74-ynhâld, en it korrespondearjende wearvolumint bleau ôfnimme. Mei help fan formule (2) te berekkenjen de wear taryf fan de coating, figuer 2 toant de wear folume en wear rate fan de 2Cr substraat en de CoCrFeNiSi-xTiB8 (x = 40%, 2%, 2.5%, 5.0%) coating. Harren wear folumes binne 7.5 10.0, 0.056 97, 0.012 50, 0.012 33, en 0.011 22 mm0.007, respektivelik, en de wear tariven binne 71 3 × 39.561-5, 10 6, 8.681 × 3, 10 6 × 8.565. 6 10×6-7.791, en 8 10×6-5.352 mm4·N-10·m-6, respektivelik. De trend fan 'e wriuwing en wearprestaasjes fan' e coating is yn oerienstimming mei de trend fan 'e mikrohardheid, wat oanjout dat hege hurdens oer it algemien begelaat wurdt troch poerbêste wearbestindich. As x = 3%, de coating hat de lytste wear djipte, wear folume en wear rate, wat oanjout dat de coating hat de bêste wear ferset doe't x = 1%.
Sjoch formule (2) yn de figuer, dêr't: W is de wear rate, Vloss is de wear folume, FN is de lading, en H is de totale sliding ôfstân.

2.4.3 Wear oerflak morfology

De wear oerflak morfology fan it stekproef wurdt werjûn yn figuer 9, dy't fierder toant de potinsjele wear proses ferbân mei it substraat en de gearstalde coating. Figuer 9a is de morfology fan slijtlitteken fan it 40Cr-substraat. Dúdlike plastyske ferfoarming wurdt toand op it substraat oerflak. In grut oantal peeling pits en adhesion lagen kinne wurde waarnommen lâns de sliding rjochting. De generearre slijtpún hechtet oan it wearflak. Tagelyk, mei de aksje fan de lading krêft, wurdt in adhesion laach foarme op de wear litteken oerflak. Troch de lege microhardness fan it substraat, doe't sliding relatyf oan de wriuwing pear, feroarsaket de lading krêft shear plastic deformation op de stekproef oerflak lâns de sliding rjochting. De plastyske ferfoarming feroarsaket mikrobarsten dy't ferskine ûnder it slijtlitteken fan it substraat. De mikrocracks wreidzje út en brekke, wat resulteart yn peeling pits en delaminaasje op it oerflak fan it substraat. Tagelyk binne der in lyts oantal furrows op it substraat oerflak, wat oanjout dat it substraat ûndergiet adhesive wear beselskippe troch in lyts bedrach fan abrasive wear.

Figuer 9b-e toant de morfology fan slijtage littekens fan gearstalde coatings mei ferskate nano-TiB2-ynhâld. It kin sjoen wurde dat de wear litteken is ferdield yn twa dielen: it donkergriis gebiet en it ljochtgriis gebiet. Figuer 10 toant de enerzjyspektrumanalyze fan it CoCrFeNiSi-10.0% TiB2-monster (begjinposysje oan 'e lofterkant fan it wear litteken). It kin fûn wurde dat de distribúsjetrend fan Si- en O-eleminten yn it tsjustere grize gebiet konsekwint is, en it kin sjoen wurde dat it donkergriis gebiet in okside is foarme troch de kombinaasje fan Si- en O-eleminten. As de wriuwing pear reciprocates, okside wear pún wurdt kontinu generearre op it oerflak fan de gearstalde coating. Dy wear pún wurde ôffierd lâns de reciprocating wriuwing rjochting, mar guon pún kin net hielendal ôffierd en wurde kontinu compacted by de furrows of oan beide kanten fan de wear merken, it foarmjen fan in okside laach op it oerflak fan de gearstalde coating. Lykas werjûn yn figuer 9b en c, doe't x = 2.5% en 5.0%, brede furrows en in grut oantal okside lagen ferskine op it oerflak fan 'e coating, beselskippe troch in lyts oantal spalling pits, en ferskillende graden fan plastic deformation kin fûn wurde, wat oanjout dat de wear meganisme is swiere abrasive wear en oksidaasje. As x = 7. As x = 5%, kin fûn wurde út figuer 9f dat de coating oerflak hat furrows fan wikseljende djipten, dat is in typysk abrasive wear fenomeen. It oantal oksidelagen yn it donkergriis gebiet is ek signifikant ôfnommen, wat oanjout dat de graad fan oksidaasjewearde ferswakke is. Tagelyk wurdt ek opmurken dat troch de reciprocating beweging fan de wriuwing pear, in grutte hoemannichte wriuwing waarmte wurdt oanmakke om weld it oerflak, en de foarme mikro-ferbining wurdt ôfskuord te produsearje flaky adhesion en peeling pits, wat oanjout dat de coating ek hat adhesive wear. It is de muoite wurdich op te merken dat tidens it wriuwing- en wearproses it wriuwingspaar in diel fan 'e oksidelaach squeeze, wêrtroch't de oksidelaach brekke en in grutte hoemannichte slijtpún produsearret. Troch de hege microhardness fan 'e coating feroarsaket in grutte hoemannichte wear pún de relative beweging fan' e wear oerflak te feroarjen fan sliding wriuwing nei rôljende wriuwing, dêrmei ferminderjen fan de wriuwing koeffisient fan de coating ta in beskate mjitte. It kin sjoen wurde út figuer 9e dat doe't x = 10.0%, it oantal okside lagen bliuwt ôfnimme, de coating oerflak is glêdder, en ûndjippe en smelle furrows ferskine, beselskippe troch in lyts bedrach fan peeling pits, wat oanjout dat de coating hat in lichte abrasive wear en oksidaasjegebrûk troch in lytse hoemannichte adheied. Ut de fergrutte werjefte oan de rjochterkant fan figuer 9e, kin sjoen wurde dat de wear pún shed út 'e wear oerflak is lyts yn grutte en lyts yn oantal, sadat de relative beweging fan' e wear oerflak wurdt omfoarme ta sliding wriuwing, dy't fergruttet de wriuwing koëffisjint fan 'e coating, dat is yn oerienstimming mei de trend fan' e gemiddelde wriuwing koëffisjint fan 'e coating yn figuer 6a. Gearfetsjend, mei de tanimming fan nano-TiB2-ynhâld feroaret it wichtichste slijtagemeganisme fan 'e kompositcoating fan slimme abrasive slijtage en oksidaasjeslijtage nei lichte abrasive slijtage en oksidaasjeslijtage, wat oanjout dat de tafoeging fan nano-TiB2 de slijtvastheid fan 'e kompositcoating signifikant ferbetteret.

2.5 Electrochemical corrosie

2.5.1 Dynamic potinsjele polarisaasje kromme

Figuer 11 toant de dynamyske potinsjele polarisaasje kromme fan 40Cr matrix en CoCrFeNiSi-xTiB2 (x = 2.5%, 5.0%, 7.5%, 10.0%) HEA gearstalde coating yn 3.5% NaCl oplossing. It substraat en de gearstalde coating litte ferlykbere steaten yn 'e katode-regio sjen, wat oanjout dat de feroaring yn' e ynhâld fan nano-TiB2-keramyske dieltsjes gjin effekt hat op it kathodediel fan 'e polarisaasjekromme. In typysk passiveringsplatfoarm ferskynt yn 'e anode-regio. De helling fan 'e kromme fan' e passiveringssône is relatearre oan 'e mjitte fan beskerming fan' e passiveringsfilm. Wannear't x = 7.5%, de helling fan de coating passivation sône kromme is de grutste, en sekundêre passivation bart tagelyk, wat oanjout dat de coating produsearret in tichter passivation film tidens de corrosie proses, dat ferbettert de corrosie ferset fan de passivation film.

De sels-corrosie potinsjeel (Ecorr) en corrosie hjoeddeistige tichtheid (Icorr) fan de CoCrFeNiSi-xTiB2 (x = 2.5%, 5.0%, 7.5%, 10.0%) HEA gearstalde coating waarden krigen troch it brûken fan de Tafeel polarisaasje kromme ekstrapolaasje metoade, lykas werjûn yn Algemiene parameters sprekke kin, 3. trend en mooglikheid fan it materiaal, wylst de kinetyske parameter Icorr kin karakterisearje de corrosie taryf fan it materiaal [46-47]. As x = 7.5%, de Icorr (1.252 × 10-4 A / cm2) fan de gearstalde coating is leger as dy fan oare coatings, en de Ecorr (-0.816 V) is de grutste, heger as it substraat en oare coatings, wat oanjout dat de CoCrFeNiSi-7.5% TiB2 ferset hat de bêste corrosie ferset. Troch it fergelykjen fan de Icorr en Ecorr fan oare coating, kin fûn wurde dat de corrosie ferset fan de CoCrFeNiSi-10.0% TiB2 coating is better as dy fan de CoCrFeNiSi-2.5% TiB2 en de CoCrFeNiSi-5.0% TiB2. Under de lêste twa is de Ecorr-wearde fan CoCrFeNiSi-2.5% TiB2-coating grutter dan dy fan CoCrFeNiSi-5.0% TiB2, wylst har Icorrr-wearden fan deselde folchoarder fan grutte binne, sadat de korrosjebestriding fan CoCrFeNiSi-2.5% TiB2-coating wat better is. It is de muoite wurdich opskriuwen dat de corrosie ferset fan alle CoCrFeNiSi-xTiB2 coating is better as dy fan 40Cr, wat oanjout dat CoCrFeNiSi-xTiB2 coatings hawwe ferbettere de mooglikheid om te wjerstean Cl- yntrusion en hawwe goede corrosie ferset. De korrosjebestriding fan it substraat en elke coating wurdt rangearre as CoCrFeNiSi-7.5%TiB2> CoCrFeNiSi-10.0%. 0%TiB2>CoCrFeNiSi-2. 5%TiB2>CoCrFeNiSi-5. 0%TiB2>40Cr.

2.5.2 Electrochemical impedance analyze

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) is in effektyf ark foar it bestudearjen fan korrosysjeprestaasjes en korrosjemeganisme. It wjerspegelet de strukturele gearstalling skaaimerken fan de elektrodes ynterface troch it fergelykjen fan syn kinetyske ynformaasje en polarisaasje kromme. Figuren 12a en 12b binne de Nyquist en Board diagrammen fan it substraat en de CoCrFeNiSi-xTiB2 HEAs gearstalde coating. As kin sjoen wurde út figuer 12a, de Nyquist kromme fan de stekproef is semicircular, dat komt troch de lading oerdracht op it heterogene oerflak. Stúdzjes hawwe sjen litten dat de grutter de heale sirkel diameter, hoe better de corrosie ferset. De heale sirkeldiameters fan it Nyquist-diagram binne x = 7.5%, x = 10.0%, x = 2.5%, x = 5, 0%, 40Cr, wat oanjout dat it passende bedrach fan TiB2-dieltsjes effektyf de korrosjebestriding fan 'e coating yn 3.5% NaCl-oplossing ferbetterje kin. Yn it Bode-diagram kin de impedânsjemodulus Z de graad fan Cl- ynvaazje oanjaan. Hoe grutter de Z-wearde, hoe lytser de graad fan Cl- ynvaazje. Yn de mid-frekwinsje regio (1-103 Hz) fan figuer 12, de logaritme fan de impedance modulus en de frekwinsje toant in lineêre relaasje mei in helling minder as -1. By in fêste frekwinsje fan 0.1 Hz is de wearde fan Z likernôch gelyk oan de wearde fan polarisaasjeresistinsje (RP). Hoe grutter de RP, hoe dreger it stekproef is om te korrodearjen [51]. Lykas werjûn yn figuer 12b, at f = 10-2 Hz, de Z wearde fan 'e coating mei x = 7.5% is de grutste, wat oanjout dat de corrosie ferset fan de passive film op de coating oerflak is it heechste doe't x = 7.5%. Yn de hege frekwinsje regio fan 104-105 Hz, de faze hoeke is tichtby nul, wat oanjout dat de oplossing ferset is leech. Yn it medium frekwinsje berik, de faze hoeke fan alle coating net berikke 90 °, wat oanjout dat de coating hat in "semi-adaptive" funksje, wat oanjout dat de passivation film op de coating oerflak stadichoan feroaret yn in suvere capacitance laach mei goede isolaasje prestaasjes, dat hat in goede beskermjende effekt op de coating. Om it korrosjeproses fan 'e coating te evaluearjen, wurdt it EIS-spektrum analysearre mei in lykweardich circuit. Lykas werjûn yn figuer 12c, Rs is de oplossing ferset, Rf is de corrosie produkt film ferset, Rct is de lading oerdracht ferset fan de elektrode, en in konstante faze elemint (CPE) wurdt brûkt om te kompensearjen foar de net-uniformiteit fan it systeem (oerflak rûchheid en oerflak defekten), dat binne respektivelik CPE1 en CPE2. It is dúdlik te sjen út Tabel 4 dat wannear x = 7.5%, Rct en Rf binne de grutste, dêr't ek sjen lit dat de coating mei x = 7.5% hat de bêste corrosie ferset. Gearfetsjend, it substraat en elke coating hawwe goede corrosie ferset op 3.5%. De korrosjebestriding yn 5% NaCl-oplossing wurdt rangearre as CoCrFeNiSi-7.5% TiB2> CoCrFeNiSi-10.0% TiB2> CoCrFeNiSi-2.5% TiB2> CoCrFeNiSi-5.0% TiB2> 40Cr, dy't konsekwint is mei de kromdynamyske resultaten.

2.5.3 Corrosion oerflak morfology

Figure 13 toant de elektrogemyske corrosie morfology fan 40Cr substraat en gearstalde coating. It kin dúdlik sjoen wurde dat it oerflak fan 40Cr rûch is, de korrosjegraad is de meast serieuze, en pittingpitten ferskine. Dit komt om't d'r mear Cr-eleminten binne op it oerflak fan 40Cr, de foarme passiveringsfilm is unjildich, Cl- berikt it swakke diel fan 'e passiveringsfilm, en foarmet oplosber chloriden troch it filmflak, wat resulteart yn it uterlik fan pittingputten. x = 2.5%, 5.0%. Wannear't x = 0.0% en 10.0%, it oerflak fan 'e gearstalde coating is soepeler as dat fan' e 40Cr substraat, en in lyts bedrach fan corrosie pits fan ferskillende graden ferskine op beide oerflakken. As x = 7.5%, it coating oerflak is glêd en gjin corrosie pits ferskine, wat oanjout dat de CoCrFeNiSi-7.5% TiB2 coating hat goede corrosie ferset. It is de muoite wurdich opskriuwen dat doe't de TiB2 ynhâld tanimt nei 10.0%, de corrosie ferset fan de coating fermindert ynstee. Dit komt om't de oermjittige tafoeging fan TiB2 liedt ta mear B-eleminten yn 'e coating. Ut de XRD-analyze yn figuer 1 kin sjoen wurde dat de intermetallyske ferbining CrB yn 'e coating wurdt generearre mei x = 10.0%, wat de net-uniformiteit fan' e passiveringsfilm fergruttet en de korrosjebestriding fan 'e passiveringsfilm yn NaCl-oplossing fergruttet; de intermetallyske ferbining CrB sil in mikrobatterij foarmje yn 'e coating, wêrtroch't galvanyske korrosysje. Dêrom, de corrosie ferset fan de coating mei x = 10.0% is better as dy fan de coating mei x = 7.5%. 5% coating wurdt fermindere.

3-konklúzjes

(1) It tafoegjen fan nano-TiB2-dieltsjes oan CoCrFeNiSi HEA-coating kin de gemiddelde korrelgrutte fan 'e coating effektyf ferminderje en de nôtstruktuer fan' e gearstalde coating ferfine. De faze gearstalling fan CoCrFeNiSi-xTiB2 HEA coating is FCC faze, BCC faze en CrB boride. Ti en B atomen oplosse yn de fêste oplossing, en de kombinearre aksje fan de twa liedt ta slimme lattice ferfoarming. Ut 'e mikrostruktuer kin sjoen wurde dat mei de ferheging fan TiB2-ynhâld, de coatingstruktuer oergiet fan lykwichtige kristallen nei columnar dendrites. Tagelyk inhibit de tafoeging fan TiB2 de segregaasje fan Si-eleminten by nôtgrinzen.

(2) De mikrohardheid fan 'e coating is posityf korrelearre mei de TiB2-ynhâld. Wannear't x = 10. 0%, berikt de gemiddelde microhardness fan de coating de maksimale wearde fan HV547. 11, dat is oer 2. 72 kear. De ferbettering fan mikrohardheid is it resultaat fan it kombineare effekt fan fersterking fan fêste oplossing, fersterking fan dispersion en fersterking fan fyn nôt. De slijtweerstand fan 'e coating nimt ta mei de tanimming fan TiB2-ynhâld. As x = 10.0%, is it gewicht fan slijtageferlies de lytste, en berikt 0.13 mg, dat is 88% minder as dat fan it substraat. De slijtage fan 'e coating nimt ek ôf mei de tanimming fan TiB2. De ferheging fan TiB2 feroaret it wichtichste wearmeganisme fan 'e coating fan swiere abrasive wear en oksidaasjewearde nei lichte abrasive wear en oksidaasjewearde.

(3) Neffens de polarisaasjekromme en EIS-oanpassingsresultaten kin de ferheging fan TiB2-dieltsje ynhâld de korrosjebestriding fan 'e coating effektyf ferbetterje. De ferbettering fan 'e korrosjebestriding fan' e coating is benammen te tankjen oan 'e sekundêre passivaasje fan' e coating yn 'e korrosysjeproses, dy't in tichtere passiveringsfilm produsearret en it fermogen ferbettert om Cl- ynvaazje te wjerstean. Under harren, CoCrFeNiSi-7.5% TiB2 coating hat de bêste corrosie ferset.