Nan travay sa a, CoCrFeNiSi-xTiB2 (x = 2. 5%, 5. 0%, 7. 5%, 10. 0%, fraksyon mas) segondè entropi alyaj (HEA) kouch konpoze te lazè rekouvèr sou sifas 40Cr. Faz, mikrostruktur, dite, friksyon ak mete ak pwopriyete korozyon elektwochimik nan kouch la te analize, epi yo te diskite efè a nan nano-TiB2 patikil seramik sou kouch HEA. Rezilta yo montre ke lè x = 2. 5%, 5. 0%, 7. 5%, se faz nan kouch ki konpoze de de-faz FCC ak BCC; lè x = 10. 0%, borid CrB pwodwi sou baz de faz yo, ak mikwostrikti kouch la chanje soti nan kristal ekikas nan dendrit kolon tipik. Microhardness nan kouch la ogmante ak ogmantasyon nan nano-TiB2 patikil, ak lè x = 10. Lè kontni an nan TiB2 se 0%, dite an mwayèn nan kouch la rive nan pi wo a, ki se HV547.11, ki se apeprè 2.72 fwa sa yo ki nan substra a. Rezon prensipal yo pou ogmantasyon nan dite li yo se ranfòse solisyon solid ak ranfòse dispèsyon. Avèk ogmantasyon nan kontni TiB2, pèt la mete nan kouch konpoze an siyifikativman redwi. Lè x = 10.0%, pwa a pèdi mete se sèlman 0.13 mg. An jeneral, ogmantasyon nan kontni TiB2 chanje mekanis prensipal la mete nan kouch konpoze soti nan mete abrazif grav ak mete oksidasyon nan mete abrazif ti tay ak mete oksidasyon, ak rezistans nan mete amelyore anpil. Nan solisyon 3.5% NaCl, rezistans korozyon nan kouch konpoze an se pi bon an lè x = 7.5%. Mo kle: segondè entropi alyaj (HEA), CLADDING lazè, nano-seramik, mete rezistans, rezistans korozyon

40Cr alyaj estriktirèl asye se youn nan asye ki pi souvan itilize pou pik machin chabon min. Li gen bon pwopriyete mekanik konplè, severite enpak tanperati ki ba, sansiblite ki ba, ak yon rapò eleman alyaj rezonab, kidonk li se lajman ki itilize nan endistri a manifakti machin. Sepandan, akòz anviwònman an k ap travay piman bouk, 40Cr souvan peze ak taye lè koupe kouti chabon, ki gen tandans fè sifas mete, korozyon, deformation dan ak lòt domaj, seryezman afekte lavi sa a ki sèvis. Teknoloji CLADDING lazè se youn nan mwayen ki pi souvan itilize nan jaden reparasyon sifas nan dènye ane yo. Teknoloji sa a sèvi ak yon gwo reyon lazè gwo enèji pou fonn ak solidifye poud nan kouch ak sifas la substra yo fòme yon bon kosyon métallurgique. An menm tan an, CLADDING lazè tou gen avantaj ki genyen nan refwadisman vit, solidifikasyon vit, ti zòn ki afekte chalè, ak estrikti kouch dans. Li ka amelyore dite, rezistans mete ak rezistans korozyon nan sifas la kouch. Avantaj inik li yo ak kandida aplikasyon gwo fè li lajman konsène. Kontrèman ak alyaj tradisyonèl yo, alyaj wo-entropi (HEA) yo se alyaj ki konpoze de senk oswa plis eleman nan rapò molè egal oswa prèske egal. Nan konsèp alyaj tradisyonèl la, lè plizyè eleman prensipal yo melanje, konpoze entèmetal yo fasil pwodui, sa ki lakòz yon diminisyon enpòtan nan pèfòmans konplè nan materyèl la. HEA yo diferan. Yo gen inik "kat efè" ki ka anpeche fòmasyon nan konpoze entèmetalik, fè yo gen gwo fòs, segondè dite, ekselan pèfòmans tanperati ki wo ak mete ak rezistans korozyon. Estrikti entèn yo anjeneral divize an faz solisyon solid FCC, BCC, ak HCP. HEA yo amelyore pwopriyete mekanik alyaj yo atravè ranfòsman solisyon solid ak ranfòse dezyèm faz. Etid yo montre ke teknoloji CLADDING lazè gen efè rafine grenn. Se poutèt sa, prepare HEA pa lazè CLADDING se chwa ki pi bon.

Yo nan lòd yo plis amelyore dite a ak rezistans mete nan HEA kouch, chèchè yo ap peye pi plis ak plis atansyon sou efè yo nan divès patikil seramik (tankou TiC, NbC, B4C ak TiB2) sou pèfòmans nan HEAs. Shang et al. prepare yon nano-TiC patikil-ranfòse (Cr-Fe4Co4Ni4) Cr3HEA kouch sou sifas la nan asye pur 904L. Avèk adisyon a nan TiC, dite a, rezistans mete ak rezistans korozyon nan kouch la konpoze piti piti amelyore. Lè yo te ajoute 15% (fraksyon volim) TiC, microhardness nan kouch konpoze an te apeprè de fwa sa ki nan substra a. Dong et al. prepare yon kouch konpoze Al-CrCoFeNi2.1-xTiB2HEAs sou sifas 304 asye pur pa lazè ultra-wo vitès CLADDING. Rezilta yo te montre ke adisyon a nan TiB2 amelyore dite a ak rezistans mete nan kouch la, ak pousantaj la mete diminye ak ogmantasyon nan patikil TiB2. Zhao et al. prepare B4C ak SiC patikil seramik ranfòse CoCrFeNiTi HEA kouch pa teknoloji CLADDING lazè. Rezilta yo te montre ke B4C te gen pi bon pèfòmans sou pèfòmans alyaj. Dite a kouch ogmante soti nan HV0.5666.2 a HV0.5886.9. An menm tan an, rezistans mete tanperati chanm nan te amelyore, ak koyefisyan friksyon an ak pousantaj mete diminye anpil. Pami patikil seramik yo, patikil TiB2 yo se youn nan faz difisil yo souvan itilize. Yo gen gwo dite, ba koyefisyan ekspansyon tèmik, bon estabilite tèmik, ak ekselan mete ak rezistans korozyon. Karakteristik sa yo ka pi byen amelyore pwopriyete mekanik HEA kouch.

Gen kèk etid sou efè nano-TiB2 metal patikil seramik sou pèfòmans CoCrFeNiSi HEA. Se poutèt sa, travay sa a prepare CoCrFeNiSi-xTiB2 (x = 2.5%, 5.0%, 7.5%, 10.0%, fraksyon mas, menm pi ba a) HEA konpoze kouch sou sifas la nan asye 40Cr pa lazè CLADDING, ak analize efè nano-TiB2 sou pèspektiv nan microhardness ak kowozyon nan kowozyon nan kowozyon nan HEA. estrikti kouch ak faz.

1. Eksperyans

Substra a se 40Cr asye ak yon gwosè 150 mm × 60 mm × 8 mm. Materyèl CLADDING yo se 40-70 μm segondè-pite Co, Cr, Fe, Ni, Si poud sèl ak 650-800 nm poud TiB2. 2.5%, 5.0%, 7.5%, ak 10.0% TiB2 metal poud seramik yo ajoute nan poud CoCrFeNiSiHEA respektivman, ak poud yo melanje nan yon moulen boul planèt KQM-ZB pou 3 èdtan. YLS-2000 fib lazè yo itilize pou fè CLADDING lazè nan fòm lan nan poud pre-anviwònman. Anvan CLADDING, poud yo melanje yo respire ak lyan polyvinyl alkòl (2%) ak pre-mete sou substra a ak yon epesè nan 1.45 mm. Dapre rechèch la eksperimantal preliminè nan gwoup rechèch la, paramèt pwosesis optimal pou CLADDING yo se pouvwa lazè nan 900 W, pousantaj optik nan 4 mm · s-1, ak dyamèt plas nan 2. 0 mm, to sipèpoze 30%. Pou asire bon jan kalite a nan kouch nan CLADDING, Agon te itilize kòm gaz la pwoteksyon pandan pwosesis la CLADDING.

Apre pwosesis la CLADDING, echantiyon an te trete pa koupe fil ak yon electrospark, ak gwosè li yo te 8 mm × 8 mm × 8 mm, ak gwosè echantiyon an sipèpoze te 25 mm × 8 mm × 8 mm, ak Lè sa a, poli ak papye. Te estrikti nan faz nan kouch alyaj la detekte pa D8-Advance X-ray diffractometer, materyèl la sib te sib kwiv, ak seri a optik te 20-100 °. Aqua regia (rapò volim nan asid konsantre asid nitrique konsantre 3:1) te chwazi kòm solisyon an korozyon, epi yo te obsève mikwostrikti echantiyon an pa 4XB mikwoskòp metalografi envèse ak mikwoskòp elèktron emisyon jaden SUPRA55VP. Enèji dispersive spectrometer (EDS) te itilize pou analize distribisyon eleman, e dite plak blanch te mezire pa yon tèsteur microhardness. Chaj la aplike te 1 000 N, ak tan an chaje te 15 s. Nan koup transvèsal echantiyon an, tès la te fèt soti nan tèt la nan kouch nan tèt la nan substra a. Chak echantiyon yo te mezire twa fwa epi yo te pran valè an mwayèn. Tès la mete te pote soti lè l sèvi avèk yon friksyon M-5000 ak machin mete. Sèk glisman friksyon resipwòk te chwazi. Yo te itilize pè a fanm k'ap pile Si3N4. Chaj nòmal la te 20 N, frekans lan te 2 Hz, tan an mete te 30 min, ak distans resipwòk la te 20 mm. Vitès la glisman ak distans total glisman yo te kalkile yo dwe 4 cm / s ak 72 m, respektivman.

2 Rezilta ak diskisyon

2.1 Analiz faz

Figi 1 montre spectre XRD nan kouch konpoze CoCrFeNiSi-xTiB2HEA. XRD spectre montre ke CoCrFeNiSi-xTiB2 a (x = 2.5%, 5.0%, 7.5%) HEA kouch konpoze konpoze de faz BCC ak faz FCC. Lè x = 10.0%, kouch konpoze an jenere konpoze entèmetalik CrB sou baz de faz orijinal yo. Sa a ka akòz entalpi negatif melanje nan eleman ki pa metalik B ak eleman Cr. Avèk ogmantasyon nano-TiB2, kontni an nan faz FCC piti piti diminye ak kontni an nan faz BCC piti piti ogmante. Rezon ki fè la se ke yon pati nan eleman Ti ak B dekonpoze pa nano-TiB2 nan CLADDING lazè ankouraje fòmasyon nan faz BCC, ki se ki konsistan avèk rezilta yo nan kèk syans anvan [23-26], ki endike ke Ti ak B eleman ajoute nan HEA ka jwe wòl nan estabilize BCC ak solid solisyon solisyon. Anplis de sa, pa gen okenn pik difraksyon TiB2 obsève nan spectre yo nan tout kouch konpoze, ki endike ke patikil yo nano-TiB2 yo te konplètman dekonpoze oswa nimewo yo te pi ba pase seri a deteksyon XRD. Lè w obsève imaj lokal la elaji nan kwen siperyè a dwat nan Figi 1, li ka wè klèman ke (110) pik difraksyon faz BCC la deplase nan yon ang ki pi gwo, ki endike ke konstan lasi BCC la diminye. Sa a ka akòz dekonpozisyon patikil TiB2 pandan CLADDING lazè, ki lakòz atòm B yo ak pi piti reyon eleman fonn epi ranplase lòt eleman nan estrikti faz BCC. Dapre lwa Bragg la, pik prensipal la nan diffraction BCC nan kouch alyaj la deplase sou bò dwat la. Orijin te itilize pou byen vit anfòm spectre XRD a, ak gwosè grenn (D) nan kouch konpoze CoCrFeNiSi-xTiB2 HEA te kalkile pa fòmil (1), jan yo montre nan Tablo 1. Gwosè an mwayèn grenn (D *) nan CoCrFeNiSi-xTiB2 (x = 2.5%, 5.0%, 7.5% HEA is composite%) 10.0, 15.89, 15.30, 14.97 nm, respektivman, ki endike ke adisyon nan patikil nano-TiB14.12 nan kouch CoCrFeNiSi HEA ka efektivman redwi gwosè a grenn mwayèn nan kouch yo ak rafine estrikti nan grenn nan kouch yo konpoze. Sa a se paske patikil TiB2 yo se yon ajan komen eterojèn nucleating ki ka ogmante pousantaj la nikleyasyon epi konsa rafine grenn yo kouch.
Gade fòmil (1) nan figi a, kote: k se yon konstan (0.89), λ se longèdonn radyografi (0.15405 nm), β se lajè mwatye wotè pik diffraction (FWHM), ak θ se ang diffraction.

2. 2 Mikwostrikti

Mikwostrikti kouch konpoze CoCrFeNiSi-xTiB2 HEA yo montre nan Figi 2. Sa ki koresponn lan eleman chimik nan zòn ki make nan Figi 2 yo ki nan lis nan Tablo 2. Soti nan foto yo SEM, li ka wè ke estrikti a nan CoCrFeNiSi-xTiB2 HEA kouch konpoze prezante de rejyon limyè diferan (entègrite) (entègritik) (entègritik) diferan. rejyon yo. Rejyon DR ak ID yo se estrikti tipik solisyon solid nan kouch HEA prepare pa lazè CLADDING. Soti nan analiz la EDS nan pwen tès yo kouch, li ka wè ke rejyon an DR sitou gen ladan eleman Fe ak Ni, pandan y ap rejyon an ID sitou gen ladan eleman Fe, Cr ak Ti. Se poutèt sa, rejyon DR koresponn ak estrikti solisyon solid FCC ki rich nan Fe ak Ni, ak rejyon ID koresponn ak estrikti solisyon solid BCC ki rich nan Fe ak Cr, ki konsistan avèk rezilta analiz XRD anvan an. Pli lwen konbine avèk Figi 2 ak Tablo 2, li ka wè ke lè x = 2.5%, mikrostruktur nan kouch la se yon estrikti kristal inifòm ekivax. Lè x = 5.0%, mikwostrikti kouch la chanje soti nan kristal ekivax ak estrikti dendrit kolòn. Lè x = 7.5%, 10.0%, mikwostrikti kouch la konplètman chanje nan kolòn dendrite. Figi 3 montre eskanè sifas EDS ak distribisyon eleman kouch konpoze lè x = 5.0%, 10.0%. Konbine ak done ki nan Tablo 2, li ka wè ke lè yo ajoute yon ti kantite nano-TiB2 patikil (x = 2.5%), kouch konpoze an montre evidan segregasyon eleman Si, epi ak ogmantasyon nan kontni TiB2, segregasyon nan eleman Si piti piti febli epi finalman gen tandans yo dwe inifòm. Sa a se paske adisyon a nan TiB2 ankouraje redistribisyon nan solute, ak eleman Ti a gen yon gwo tandans separe nan fwontyè grenn jaden an. Inhomogeneity lokal sa a lakòz eleman Ti segregasyon nan fwontyè grenn jaden preferansyèlman pase eleman Si a, ki anpeche segregasyon eleman Si a nan yon sèten mezi. Anplis de sa, lè x = 2.5%, 5.0%, eleman B a relativman inifòm distribiye nan kouch konpoze an akòz kontni relativman ti li yo. Avèk ogmantasyon nan kontni TiB2, eleman B la sitou egziste nan fòm segregasyon nan fwontyè grenn jaden an, ki pi lwen diminye gwosè grenn jaden an.

2.3 Microhardness

Koub distribisyon mikwo dite kouch konpoze an nan direksyon pwofondè yo montre nan Figi 4. Koub dite a divize an twa rejyon: zòn CLADDING, zòn ki afekte chalè ak zòn substra. Chak rejyon separe pa yon liy pwenti vètikal nan figi a. Microhardness nan zòn chalè ki afekte a relativman wo paske lazè CLADDING gen karakteristik rapid refwadisman ak solidifikasyon rapid. Pwosesis refwadisman rapid ki soti nan yon eta tanperati ki wo ekivalan a trempe, sa ki ka amelyore dite a. Microhardness mwayèn CoCrFeNiSi-xTiB2 a (x = 2.5%, 5.0%, 7.5%, 10.0%) HEA konpoze kouch ak 40Cr substrate se HV342.98, HV404.13, HV460.51, HV547.11, HV201.23, respektivman nan dite. chak kouch konpoze se 1.7 fwa, 2.0 fwa, 2.0 fwa, ak 2.5 fwa sa yo ki nan substra a, respektivman. 29 fwa ak 2.72 fwa. Li ka byen klè wè nan Figi 4 ke ak ogmantasyon nan kontni an nan patikil nano-TiB2, microhardness nan kouch konpoze an ogmante piti piti. Lè x = 2.5%, 5.0%, microhardness kouch la relativman ba. Rezon ki fè yo ka gen ladan: ① Kontni an nan TiB2 te ajoute piti, pwobabilite pou atòm Ti fonn nan solisyon solid la ak ranplase lòt atòm oswa atòm B k ap antre nan pòs vid entèstisyal lasi yo piti, distòsyon lasi a piti, ak ranfòse solisyon solid ki te koze a pa evidan; ② Lè x = 2.5%, 5.0%, kontni faz FCC pi gwo pase faz BCC, duktilite faz FCC pi wo, men fòs li pi ba pase faz BCC. Lè x = 7.5%, 10.0%, microhardness kouch la relativman ba. Microhardness nan kouch la relativman ba. Lè 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 ... Lè x = 0%, microhardness nan kouch konpoze an relativman wo. Sa a se paske ak ogmantasyon nan kontni nano-TiB2, faz nan FCC transfòme nan estrikti nan faz BCC, ak kontni an estrikti faz BCC nan kouch nan konpoze se relativman wo; ak ogmantasyon nan eleman Ti ak B, atòm Ti yo ki gen pi gwo reyon fonn nan solisyon solid la epi ranplase lòt atòm ak okipe pozisyon lasi a, pandan y ap atòm B yo okipe pòs vid entèrstisyèl nan lasi a kòm atòm entèrstisyèl. Efè konbine de a mennen nan gwo deformation lasi, ki amelyore degre nan ranfòse solisyon solid. Lè x = 10.0%, CrB konpoze entèmetalik la pwodui nan kouch konpoze an, sa ki lakòz ranfòse dispèsyon nan kouch la. Solidifikasyon rapid la pandan CLADDING lazè ede tou amelyore solubility la ak amelyore efè solid solisyon ranfòse. Anplis de sa, entwodiksyon an nan eleman B kontwole gwosè a grenn nan kouch la, rafine grenn yo, ogmante kantite fwontyè grenn jaden, ak fwontyè grenn yo jwe yon wòl nan anpeche mouvman an nan dislokasyon, kidonk kouch la montre gwo microhardness. Dapre ekwasyon Hall-Petch la Hg = H0 + kd1/2, dite kouch la enversman pwopòsyonèl ak gwosè grenn yo.

2.4 Pwopriyete friksyon ak mete

2.4.1 Koyefisyan friksyon ak pèdi pwa mete

Figi 5 montre koub koyefisyan friksyon (COF) nan kouch konpoze CoCrFeNiSi-xTiB2 HEA, ki montre de etap diferan: etap nan kouri-an ak etap nan mete ki estab. Nan etap nan kouri-an, pè friksyon boul la seramik Si3N4 premye kontakte sifas la nan kouch nan CLADDING. Pandan friksyon ak mete, debri mete yo pral pwodwi sou sifas la nan kouch nan CLADDING, ak friksyon pwen kontak pral rive, sa ki lakòz yon koyefisyan friksyon enstab ak siyifikativman ogmante. Avèk ogmantasyon nan tan mete, zòn nan kontak friksyon piti piti ogmante epi li vin friksyon kontak sifas, fè sistèm nan friksyon yo gen tandans yo dwe ki estab epi antre nan etap nan mete ki estab. Nan etap sa a, COF nan kouch konpoze CoCrFeNiSi-xTiB2HEA se ant 0.67 ak 0.72, ki endike ke kontni an nan patikil nano-TiB2 gen ti efè sou COF nan kouch nan konpoze nan etap nan mete ki estab. Fenomèn menm jan yo te jwenn nan rapò anvan yo. Figi 6a montre koyefisyan friksyon mwayèn ant substra a ak kouch konpoze an. Li ka jwenn ke COF nan kouch konpoze an pi ba pase sa yo ki nan substra a 40Cr. Figi 6b montre pwa pèt mete nan substra a ak kouch konpoze an. Li ka wè ke kouch nan konpoze ak adisyon nan patikil nano-TiB2 anpil amelyore friksyon an ak pwopriyete mete nan substra a. Lè x = 10.0%, pwa pèt mete nan kouch konpoze an redwi pa 88% konpare ak substra a.

2.4.2 Mete volim ak mete

Yo nan lòd yo eksplore plis rezistans nan mete nan substra a ak kouch konpoze an, yo te fè analiz pwofil ki genyen twa dimansyon nan mak yo mete nan echantiyon yo te pote soti, ak kat la pwofil 3D ak koub pwofil mete nan substra a ak kouch yo te ekstrè, jan yo montre nan Figi 7. Konpare ak substra a, lajè a mete ak pwofondè nan kouch nano yo te diminye ak ogmante kontni nano nano-B nan varye degre. Zòn transvèsal yo nan mak yo mete nan substra a 2Cr ak CoCrFeNiSi-xTiB40 a (x = 2%, 2.5%, 5.0%, 7.5%) kouch yo te 10.0 5, 696.85 1, 250.10 1, 233.45, 1, 122.02, 770.74, 2. μm2, respektivman, ki endike ke zòn nan kwa-seksyonèl nan mak yo mete nan kouch yo piti piti diminye ak ogmantasyon nan kontni TiB2, ak volim nan mete korespondan kontinye diminye. Sèvi ak fòmil (8) pou kalkile pousantaj mete nan kouch la, Figi 40 montre volim nan mete ak pousantaj mete nan substra a 2Cr ak CoCrFeNiSi-xTiB2.5 a (x = 5.0%, 7.5%, 10.0%, 0.056%) kouch. Komèsan mete yo se 97 0.012, 50 0.012, 33 0.011, 22 0.007, ak 71 3 mm39.561, respektivman, ak pousantaj yo mete yo se 5 10 × 6-8.681, 3 10 × 6-8.565, 6 × 10-6, 7.791, 8, 10-6 5.352 4 × 10-6, ak 3 1 × 1-10.0 mm10.0·N-XNUMX·m-XNUMX, respektivman. Tandans nan friksyon an ak pèfòmans mete nan kouch la se ki konsistan avèk tandans nan nan microhardness la, ki endike ke segondè dite jeneralman akonpaye pa ekselan rezistans mete. Lè x = XNUMX%, kouch la gen pi piti pwofondè mete, volim mete ak pousantaj mete, ki endike ke kouch la gen pi bon rezistans mete lè x = XNUMX%.
Gade fòmil (2) nan figi a, kote: W se to a mete, Vloss se volim nan mete, FN se chaj la, ak H se distans total la glisman.

2.4.3 Mete mòfoloji sifas yo

Mòfoloji sifas echantiyon an montre nan Figi 9, ki montre plis pwosesis potansyèl mete ki gen rapò ak substra a ak kouch konpoze an. Figi 9a se mòfoloji mak mete nan substra 40Cr la. Deformation plastik evidan yo montre sou sifas la substra. Yon gwo kantite twou dekale ak kouch adezyon ka obsève sou direksyon an glisman. Debri usure généré a adhére ak sifas usure. An menm tan an, ak aksyon an nan fòs la loading, se yon kouch adezyon ki fòme sou sifas la mak mete. Akòz mikwo dite ki ba nan substra a, lè glisman an parapò ak pè friksyon an, fòs la chaje lakòz deformation plastik taye sou sifas echantiyon an sou direksyon an glisman. Deformation plastik la lakòz microcracks parèt anba mak la mete nan substra a. Microcracks yo elaji ak kraze, sa ki lakòz twou dekale ak delaminasyon sou sifas la nan substra a. An menm tan an, gen yon ti kantite siyon sou sifas la substra, ki endike ke substra a sibi mete adezif akonpaye pa yon ti kantite mete abrazif.

Figi 9b-e montre mòfoloji mak mete nan kouch konpoze ak diferan kontni nano-TiB2. Li ka wè ke mak la mete divize an de pati: zòn nan gri nwa ak zòn nan gri limyè. Figi 10 montre analiz enèji spectre echantiyon CoCrFeNiSi-10.0%TiB2 (kòmanse pozisyon sou bò gòch mak mete). Li ka jwenn ke tandans distribisyon an nan eleman Si ak O nan zòn nan gri fonse se ki konsistan, epi li ka wè ke zòn nan gri nwa se yon oksid ki te fòme pa konbinezon an nan eleman Si ak O. Lè pè friksyon an resipwòk, oksid mete debri kontinyèlman pwodwi sou sifas kouch konpoze an. Sa yo debri mete yo egzeyate nan direksyon friksyon resipwòk, men kèk debri pa ka konplètman egzeyate epi yo kontinyèlman Compact nan siyon yo oswa sou tou de bò nan mak yo mete, fòme yon kouch oksid sou sifas la nan kouch konpoze an. Jan yo montre nan Figi 9b ak c, lè x = 2.5% ak 5.0%, siyon lajè ak yon gwo kantite kouch oksid parèt sou sifas la nan kouch la, akonpaye pa yon ti kantite twou eklatman, ak diferan degre nan deformation plastik ka jwenn, ki endike ke mekanis nan mete se grav abrazif mete ak akonpaye oksidasyon mete pa adezif mete. Lè x = 7. Lè x = 5%, li ka jwenn nan Figi 9f ke sifas la kouch gen siyon nan diferan pwofondè, ki se yon fenomèn tipik abrazif mete. Nimewo a nan kouch oksid nan zòn nan gri nwa tou te diminye anpil, ki endike ke degre nan mete oksidasyon te febli. An menm tan an, li se tou obsève ke akòz mouvman an resipwòk nan pè friksyon an, se yon gwo kantite chalè friksyon pwodwi soude sifas la, ak mikwo-koneksyon ki te fòme yo chire koupe yo pwodwi adezyon flaky ak twou dekale, ki endike ke kouch la tou gen mete adezif. Li se vo anyen ke pandan pwosesis friksyon an ak mete, pè friksyon an peze yon pati nan kouch oksid la, sa ki lakòz kouch oksid la kraze ak pwodwi yon gwo kantite debri mete. Akòz microhardness segondè nan kouch la, yon gwo kantite debri mete lakòz mouvman relatif la nan sifas la mete chanje soti nan friksyon glisman nan friksyon woule, kidonk diminye koyefisyan nan friksyon nan kouch nan yon sèten limit. Li ka wè nan Figi 9e ke lè x = 10.0%, kantite kouch oksid kontinye diminye, sifas la kouch pi dous, ak fon ak etwat siyon parèt, akonpaye pa yon ti kantite twou dekale, ki endike ke kouch la gen ti tay abrazif mete ak mete oksidasyon, akonpaye pa yon ti kantite adezif mete. Soti nan gade nan elaji sou bò dwat la nan figi 9e, li ka wè ke debri nan mete koule soti nan sifas la mete se ti nan gwosè ak ti nan kantite, se konsa mouvman relatif la nan sifas la mete transfòme nan friksyon glisman, ki ogmante koyefisyan nan friksyon nan kouch la, ki se ki konsistan avèk tandans nan koyefisyan an friksyon mwayèn nan kouch 6 la. An rezime, avèk ogmantasyon kontni nano-TiB2 a, prensipal mekanis mete kouch konpoze a chanje soti nan mete abrazif grav ak mete oksidasyon pou rive nan yon ti mete abrazif ak mete oksidasyon, sa ki endike ke adisyon nano-TiB2 a amelyore rezistans mete kouch konpoze a anpil.

2.5 Kowozyon elektwochimik

2.5.1 Koub polarizasyon potansyèl dinamik

Figi 11 montre koub polarizasyon potansyèl dinamik 40Cr matris ak CoCrFeNiSi-xTiB2 (x = 2.5%, 5.0%, 7.5%, 10.0%) HEA kouch konpoze nan 3.5% solisyon NaCl. Substra a ak kouch konpoze an montre eta menm jan an nan rejyon an katod, ki endike ke chanjman an nan kontni an nan patikil seramik nano-TiB2 pa gen okenn efè sou pati nan katod nan koub la polarizasyon. Yon platfòm pasivasyon tipik parèt nan rejyon anod la. Pant la nan koub la zòn pasivasyon an gen rapò ak degre nan pwoteksyon nan fim nan pasivasyon. Lè x = 7.5%, pant koub la nan zòn pasivasyon kouch se pi gwo a, ak pasivasyon segondè rive an menm tan an, ki endike ke kouch la pwodui yon fim pasivasyon pi dans pandan pwosesis korozyon an, ki amelyore rezistans korozyon nan fim nan pasivasyon.

Potansyèl korozyon pwòp tèt ou (Ecorr) ak dansite aktyèl korozyon (Icorr) nan CoCrFeNiSi-xTiB2 a (x = 2.5%, 5.0%, 7.5%, 10.0%) HEA kouch konpoze yo te jwenn lè l sèvi avèk Tafeel polarization koub ekstrapolasyon metòd la, jan yo montre nan Tafeel tandans nan tèmodinamik reflete kowozyon an jeneral, tèmodinamik la ka reflete tandans kowozyon nan tablo a. ak posiblite pou materyèl la, pandan y ap paramèt sinetik Icorr ka karakterize to a korozyon nan materyèl la [3-46]. Lè x = 47%, Icorr (7.5 × 1.252-10 A/cm4) nan kouch konpoze an pi ba pase sa yo ki nan lòt kouch, ak Ecorr a (-2 V) se pi gwo a, pi wo pase substra a ak lòt kouch, ki endike ke CoCrFeNiSi-0.816% nan pi bon rezistans korozyon TiB7.5. Lè w konpare Icorr ak Ecorr nan lòt kouch, li ka jwenn ke rezistans korozyon nan kouch CoCrFeNiSi-2%TiB10.0 a pi bon pase sa yo ki nan CoCrFeNiSi-2%TiB2.5 ak CoCrFeNiSi-2%TiB5.0 la. Pami de dènye yo, valè Ecorr nan kouch CoCrFeNiSi-2% TiB2.5 pi gwo pase sa yo ki nan CoCrFeNiSi-2% TiB5.0, pandan y ap valè Icorrr yo se nan menm lòd la nan grandè, kidonk rezistans nan korozyon nan CoCrFeNiSi-2% TiB2.5 kouch se pi bon. Li enpòtan pou remake ke rezistans korozyon nan tout kouch CoCrFeNiSi-xTiB2 se pi bon pase sa yo ki nan 2Cr, ki endike ke kouch CoCrFeNiSi-xTiB40 te amelyore kapasite nan reziste Cl- entrizyon epi yo gen bon rezistans korozyon. Rezistans korozyon nan substra a ak chak kouch klase kòm CoCrFeNiSi-2% TiB7.5> CoCrFeNiSi-2%. 10.0%TiB0>CoCrFeNiSi-2. 2%TiB5>CoCrFeNiSi-2. 5%TiB0>2Cr.

2.5.2 Analiz enpedans elektwochimik

Spectroskopi enpedans elektwochimik (EIS) se yon zouti efikas pou etidye pèfòmans korozyon ak mekanis korozyon. Li reflete karakteristik konpozisyon estriktirèl koòdone elektwòd la lè w konpare enfòmasyon sinetik li yo ak koub polarizasyon. Figi 12a ak 12b se dyagram Nyquist ak Board nan substra a ak kouch konpoze CoCrFeNiSi-xTiB2 HEAs. Kòm ou ka wè nan Figi 12a, koub Nyquist echantiyon an se semi-sikilè, ki se akòz transfè chaj la sou sifas la etewojèn. Etid yo montre ke pi gwo dyamèt semicircle la, pi bon rezistans korozyon an. Dyamèt semicircle nan dyagram Nyquist la se x = 7.5%, x = 10.0%, x = 2.5%, x = 5%, 0Cr, ki endike ke kantite apwopriye nan patikil TiB40 ka efektivman amelyore rezistans korozyon nan kouch nan 2% solisyon NaCl. Nan dyagram Bode a, modil Z enpedans ka endike degre envazyon Cl-. Plis valè Z la pi gwo, se pi piti degre envazyon Cl-. Nan rejyon an mitan-frekans (3.5-1 Hz) nan Figi 103, logaritm nan modil enpedans la ak frekans lan montre yon relasyon lineyè ak yon pant mwens pase -12. Nan yon frekans fiks nan 1 Hz, valè Z a apeprè egal a valè rezistans polarizasyon (RP). Plis RP a pi gwo, se pi difisil echantiyon an dwe korode [0.1]. Jan yo montre nan Figi 51b, nan f = 12-10 Hz, valè Z nan kouch la ak x = 2% se pi gwo a, ki endike ke rezistans nan korozyon nan fim nan pasif sou sifas la kouch se pi wo a lè x = 7.5%. Nan rejyon an frekans segondè nan 7.5-104 Hz, ang faz la se fèmen nan zewo, ki endike ke rezistans nan solisyon an ba. Nan ranje frekans mwayen an, ang faz nan tout kouch pa rive nan 105 °, ki endike ke kouch la gen yon karakteristik "semi-adaptasyon", ki endike ke fim nan pasivasyon sou sifas la kouch piti piti transfòme nan yon kouch kapasite pi bon kalite ak bon pèfòmans izolasyon, ki gen yon bon efè pwoteksyon sou kouch la. Yo nan lòd yo evalye pwosesis korozyon nan kouch la, yo analize spectre EIS la lè l sèvi avèk yon kous ekivalan. Jan yo montre nan Figi 90c, Rs se rezistans solisyon an, Rf se rezistans fim pwodwi korozyon, Rct se rezistans transfè chaj nan elektwòd la, epi yo itilize yon eleman faz konstan (CPE) pou konpanse pou ki pa inifòmite nan sistèm nan (sifas brut ak sifas domaj), ki se CPE12 ak CPE1 respektivman. Li ka byen klè wè nan tablo 2 ke lè x = 4%, Rct ak Rf se pi gwo a, ki montre tou ke kouch la ak x = 7.5% gen pi bon rezistans korozyon. An rezime, substra a ak chak kouch gen bon rezistans korozyon nan 7.5%. Rezistans korozyon nan solisyon 3.5% NaCl klase kòm CoCrFeNiSi-5% TiB7.5> CoCrFeNiSi-2% TiB10.0> CoCrFeNiSi-2% TiB2.5> CoCrFeNiSi-2% TiB5.0> 2Cr, ki se ki konsistan avèk rezilta yo nan analiz koub pisan dinamik.

2.5.3 Mòfoloji sifas korozyon

Figi 13 montre mòfoloji korozyon elektwochimik nan substra 40Cr ak kouch konpoze. Li ka wè klèman ke sifas 40Cr la ki graj, degre korozyon an se pi grav la, ak twou twou parèt. Sa a se paske gen plis eleman Cr sou sifas 40Cr, fim nan pasivasyon ki fòme se inegal, Cl- manyen pati ki fèb nan fim nan pasivasyon, ak fòme klori idrosolubl nan sifas la fim, sa ki lakòz aparans nan twou pitting. x = 2.5%, 5.0%. Lè x = 0.0% ak 10.0%, sifas kouch konpoze an pi dous pase sa ki nan substra 40Cr la, ak yon ti kantite twou korozyon nan diferan degre parèt sou tou de sifas yo. Lè x = 7.5%, sifas la kouch lis epi pa gen okenn twou korozyon parèt, ki endike ke CoCrFeNiSi-7.5% TiB2 kouch la gen bon rezistans korozyon. Li se vo anyen ke lè kontni an TiB2 ogmante a 10.0%, rezistans nan korozyon nan kouch la diminye olye. Sa a se paske adisyon a twòp nan TiB2 mennen nan plis eleman B nan kouch la. Soti nan analiz XRD nan Figi 1, li ka wè ke CrB nan konpoze entèmetalik pwodwi nan kouch la ak x = 10.0%, ki ogmante ki pa inifòmite nan fim nan pasivasyon ak diminye rezistans nan korozyon nan fim nan pasivasyon nan solisyon NaCl; CrB konpoze entèmetalik la pral fòme yon mikrobatri nan kouch la, sa ki lakòz korozyon galvanik. Se poutèt sa, rezistans korozyon nan kouch la ak x = 10.0% se pi bon pase sa yo ki nan kouch la ak x = 7.5%. 5% kouch redwi.

Konklizyon 3

(1) Ajoute nano-TiB2 patikil nan kouch CoCrFeNiSi HEA ka efektivman redwi gwosè mwayèn grenn kouch la ak rafine estrikti grenn nan kouch konpoze an. Konpozisyon faz nan kouch CoCrFeNiSi-xTiB2 HEA se faz FCC, faz BCC ak borid CrB. Atòm Ti ak B fonn nan solisyon solid la, ak aksyon konbine de a mennen nan gwo deformation lasi. Soti nan mikwostrikti a, li ka wè ke ak ogmantasyon nan kontni TiB2, tranzisyon estrikti nan kouch soti nan kristal equiaxed nan dendrit kolon. An menm tan an, adisyon a nan TiB2 inibit segregasyon nan eleman Si nan fwontyè grenn jaden.

(2) Mikwo dite kouch la gen rapò pozitivman ak kontni TiB2 la. Lè x = 10. 0%, microhardness an mwayèn nan kouch la rive nan valè maksimòm HV547. 11, ki se sou 2. 72 fwa. Amelyorasyon mikwo dite se rezilta efè konbine ranfòse solisyon solid, ranfòse dispèsyon ak ranfòse grenn amann. Rezistans nan mete nan kouch la ogmante ak ogmantasyon nan kontni TiB2. Lè x = 10.0%, pwa a pèdi mete se pi piti a, rive nan 0.13 mg, ki se 88% mwens pase sa yo ki nan substra a. Pousantaj nan mete nan kouch la tou diminye ak ogmantasyon nan TiB2. Ogmantasyon nan TiB2 chanje mekanis prensipal la mete nan kouch la soti nan mete abrazif grav ak mete oksidasyon nan mete abrazif ti tay ak mete oksidasyon.

(3) Dapre koub polarizasyon an ak rezilta EIS Fitting, ogmantasyon nan kontni patikil TiB2 ka efektivman amelyore rezistans korozyon nan kouch la. Amelyorasyon nan rezistans korozyon nan kouch la se sitou akòz pasivasyon segondè nan kouch la pandan pwosesis korozyon an, ki pwodui yon fim pasivasyon pi dans ak amelyore kapasite nan reziste Cl- envazyon. Nan mitan yo, CoCrFeNiSi-7.5% TiB2 kouch la gen pi bon rezistans korozyon.