Menggunakan teknologi pelapisan laser menyiapkan lapisan penguat permukaan adalah salah satu cara penting untuk meningkatkan kinerja pelayanan material. Artinya, sesuai dengan persyaratan lingkungan layanan, komposisi pelapisan dan struktur organisasi dapat disesuaikan dengan mengubah proses pelapisan, sehingga meningkatkan kinerjanya dan memperpanjang masa pakai suku cadang. Dalam beberapa tahun terakhir, doping unsur tanah jarang dalam pelapis telah menjadi salah satu fokus penelitian di bidang pelapisan laser. Unsur tanah jarang memiliki struktur elektronik khusus yang dapat memurnikan larutan paduan dan menghaluskan butiran; penambahan unsur tanah jarang yang tepat dapat secara efektif mengurangi laju pengenceran, menghaluskan butiran lapisan kelongsong, mengurangi porositas, dan menghilangkan tegangan termal sisa, sehingga mengurangi sensitivitas retak lapisan. Oleh karena itu, pelapis dengan tambahan unsur tanah jarang memiliki kekuatan, ketangguhan, ketahanan korosi, dan ketahanan aus yang lebih baik. Merancang pelapis berbasis logam yang mengandung berbagai jenis (komponen) unsur tanah jarang dan menggabungkannya dengan parameter kelongsong laser yang sesuai diharapkan menjadi cara yang ideal untuk memperkuat permukaan peralatan mekanis dan komponen utama di lingkungan ekstrem. Bermula dari rangkuman pengaruh tiga oksida tanah jarang yang umum digunakan (lantanum oksida, cerium oksida, dan yttrium oksida), makalah ini mengulas penelitian tentang pengaruh unsur tanah jarang terhadap struktur mikro dan sifat pelapis berbahan dasar logam, serta prospeknya. masalah yang harus dipecahkan di bidang teknik permukaan dan arah pengembangan masa depan.

Keausan dan korosi adalah dua bentuk utama kegagalan material. Sepertiga kehilangan energi dunia dan 70% hingga 80% kegagalan peralatan elektromekanis disebabkan oleh berbagai bentuk kegagalan keausan, yang menyebabkan kerugian ekonomi yang sangat besar. Tidak seperti sifat mekanik dan sifat fisik pada umumnya, ketahanan aus bukanlah sifat yang melekat pada material, namun dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti kondisi kontak, kondisi kerja, lingkungan dan media. Ini adalah properti sistem. Kegagalan keausan suatu material dimulai dari permukaan, sehingga kinerja permukaan menjadi kunci dalam menentukan ketahanan aus suatu material. Kegagalan korosi tidak hanya menyebabkan pemborosan energi dan sumber daya dalam jumlah besar (menurut statistik, kerugian ekonomi yang disebabkan oleh korosi mencapai 3% dari PDB global setiap tahun), tetapi juga dengan mudah menyebabkan pencemaran lingkungan dan bahaya kecelakaan, yang berdampak serius pada kehidupan masyarakat. dan bahkan mengancam keselamatan jiwa. Mirip dengan kegagalan keausan, semua kegagalan korosi dimulai dari kerusakan permukaan material.

Oleh karena itu, untuk meningkatkan ketahanan aus dan ketahanan korosi pada permukaan material, sangat penting untuk memilih metode modifikasi permukaan yang masuk akal. Teknologi modifikasi permukaan mengacu pada teknologi yang menggunakan proses tertentu untuk membuat permukaan material memperoleh struktur organisasi dan kinerja yang berbeda dari material dasarnya. Menurut karakteristik proses yang berbeda, teknologi modifikasi permukaan dapat dibagi menjadi tiga kategori: teknologi transformasi jaringan permukaan, teknologi paduan permukaan, dan teknologi pelapisan permukaan.
1) Teknologi transformasi jaringan permukaan meningkatkan sifat material dengan mengubah karakteristik struktur jaringan permukaan atau keadaan tegangan, seperti teknologi pendinginan permukaan laser dan anil, serta teknologi pengerasan pemrosesan permukaan seperti shot peening dan rolling.
2) Teknologi paduan permukaan terutama menggunakan bahan asing untuk digabungkan dengan substrat untuk membentuk lapisan paduan permukaan yang berbeda dari substrat dan bahan tambahan, seperti teknologi difusi termal, teknologi implantasi ion, dan teknologi paduan permukaan laser.
3) Teknologi pelapisan permukaan terutama mengoptimalkan kinerja permukaan media dengan menambahkan lapisan atau pelapisan eksternal. Substrat tidak berpartisipasi atau jarang berpartisipasi dalam reaksi pelapisan dan memberikan kontribusi kecil terhadap komposisi pelapis. Teknologi pelapisan permukaan umum mencakup deposisi uap, deposisi larutan kimia, pelapisan laser, penyemprotan termal, dan teknologi pengelasan semprot (tumpukan). Karena teknologi pelapisan permukaan dapat memilih atau merancang komposisi pelapis permukaan dan mengontrol kinerja permukaan sesuai dengan tujuan peralatan mekanis, jangkauan penerapannya sangat luas.
Dibandingkan dengan teknologi pelapisan permukaan seperti sputtering dan penyemprotan magnetron, teknologi pelapisan laser memiliki keunggulan signifikan berikut ini.
1) Kekuatan ikatan metalurgi yang tinggi. Sinar laser berenergi tinggi secara instan dan sepenuhnya melelehkan bubuk bahan mentah yang telah ditentukan sebelumnya (atau diangkut secara sinkron dengan sinar laser), dan membentuk lapisan kelongsong padat yang terikat secara metalurgi dengan permukaan substrat yang membeku dengan cepat setelah peleburan mikro, dengan cepat mencapai peningkatan kinerja permukaan substrat.
2) Masukan panas rendah dan deformasi termal sangat berkurang. Dibandingkan dengan pelapis busur, masukan panas pelapis laser sangat berkurang, dan deformasi termal media berkurang secara signifikan. Oleh karena itu, bagian berdinding tipis yang tidak dapat dilapisi atau dilas dengan busur dapat dilapisi dengan pelapis laser.
3) Tingkat pengenceran lapisan rendah. Dengan menyesuaikan parameter proses dan menggabungkan karakteristik masukan panas rendah, lapisan kelongsong dengan laju pengenceran rendah dapat diperoleh, yang selanjutnya meningkatkan kekuatan ikatan metalurgi, ketahanan aus, dan ketahanan korosi.
4) Tingkat pendinginan yang cepat. Karena laju pemadatan yang cepat, mudah untuk mendapatkan struktur berbutir halus atau struktur fase yang tidak dapat diperoleh dalam keadaan setimbang (seperti keadaan amorf, dll.).
5) Hampir tidak ada batasan dalam pemilihan bubuk, terutama ketika menyiapkan pelapis paduan titik leleh tinggi pada permukaan logam dengan titik leleh rendah atau menambahkan fase penguatan pada lapisan kelongsong, ketahanan aus, ketahanan korosi dan ketahanan lelah pada substrat. permukaan dapat ditingkatkan ke berbagai tingkat untuk memenuhi persyaratan penggunaan dalam berbagai kondisi kerja yang kompleks.

Meskipun keunggulan teknologi kelongsong laser terlihat jelas, karena kecepatan pendinginannya yang cepat, mudah menyebabkan pemisahan komponen pada lapisan kelongsong. Selain itu, ketidaksesuaian koefisien muai panas antara substrat dan material lapisan kelongsong dapat dengan mudah menghasilkan tegangan sisa termal yang besar, menyebabkan keretakan pada lapisan kelongsong, dan menyebabkan kerusakan pada bagian-bagiannya. Faktor-faktor di atas telah menjadi hambatan teknis yang membatasi penerapan kelongsong laser dalam skala besar. Unsur tanah jarang memiliki struktur elektronik khusus yang dapat memurnikan butiran, memurnikan lelehan paduan, dan meningkatkan kekuatan paduan dan ketahanan terhadap korosi. Penelitian telah menunjukkan bahwa penambahan unsur tanah jarang yang tepat ke dalam bubuk dapat secara efektif meningkatkan homogenisasi lapisan kelongsong, menghilangkan tekanan termal sisa, dan dengan demikian mengurangi sensitivitas retak lapisan. Oleh karena itu, makalah ini berfokus pada pengaruh penambahan tiga oksida tanah jarang, lantanum oksida, cerium oksida, dan yttrium oksida, ke lapisan kelongsong laser pada struktur dan kinerja pelapisan, untuk menyiapkan bahan pelapis yang berkinerja baik di bawah interaksi. korosi dan keausan di lingkungan ekstrem.

2 Pengaruh unsur tanah jarang terhadap struktur mikro lapisan dan kualitas pembentukan
Efek modifikasi unsur tanah jarang pada struktur pelapis terutama diwujudkan dalam penghalusan butiran, pemurnian organisasi, dan pengurangan laju pengenceran, sehingga secara efektif meningkatkan kualitas pembentukan lapisan dan mencapai tujuan untuk meningkatkan kinerja layanan lapisan.

2.1 Pemurnian biji-bijian
Penghalusan butiran dapat meningkatkan luas batas butir dan kepadatan dislokasi, sehingga mencapai tujuan untuk meningkatkan kekuatan dan kekerasan material. Pengaruh unsur tanah jarang dalam pemurnian biji-bijian terutama diwujudkan dalam aspek-aspek berikut.
1) Unsur tanah jarang memiliki aktivitas kimia dan afinitas unsur yang kuat. Di bawah aksi sinar laser, beberapa oksida tanah jarang terurai, dan unsur tanah jarang yang dihasilkan mudah bereaksi dengan unsur lain untuk membentuk senyawa stabil selama proses kristalisasi, sehingga meningkatkan titik nukleasi lapisan kelongsong dan meningkatkan laju nukleasi. . ZHANG dkk. menemukan bahwa senyawa intermetalik yang mengandung yttrium yang dibentuk oleh dekomposisi Y2O3 di kolam cair dapat secara signifikan meningkatkan laju nukleasi dan memurnikan butiran (lihat Gambar 1a). Oksida tanah jarang yang tidak terurai dapat berfungsi sebagai inti kristalisasi non-spontan untuk meningkatkan laju nukleasi dan meningkatkan pemurnian butiran. CHEN dkk. menemukan bahwa partikel nano-La2O3 dapat berfungsi sebagai inti nukleasi non-spontan untuk menghaluskan butiran, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1b.
2) Unsur tanah jarang dipisahkan pada batas butir, yang akan mengurangi gaya penggerak pertumbuhan butir pada lapisan dan membatasi pertumbuhan butir. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1c, setelah menambahkan 1% Y2O3+Ce2O3 ke dalam lapisan, tujuan pemurnian struktur mikro lapisan dicapai melalui pemisahan unsur tanah jarang pada batas butir.

2.2 Pemurnian Organisasi
Efek pemurnian unsur tanah jarang terutama diwujudkan dalam aspek-aspek berikut.
1) Meningkatkan fluiditas kolam cair, mempercepat keluarnya gas yang dihasilkan oleh reaksi, dan mengurangi cacat seperti lapisan lepas dan pori-pori. Seperti ditunjukkan pada Gambar 2a, penambahan CeO2 tidak hanya meningkatkan kehalusan permukaan lapisan, tetapi juga secara efektif mengurangi porositas lapisan. GAO dkk. menambahkan La2O3 tanah jarang dalam jumlah yang sesuai (fraksi massa 1.6%) ke lapisan berbasis nikel, yang meningkatkan fluiditas kumpulan lelehan, meningkatkan laju pelepasan gas dan keseragaman organisasi dalam kumpulan lelehan, dan sangat mengurangi kandungan pengotor elemen dalam lapisan.
2) Unsur tanah jarang dapat menghasilkan senyawa yang dapat dikeluarkan dengan titik leleh tinggi dengan unsur pengotor seperti S, Si, dan N, sehingga mengurangi inklusi berbahaya dalam lapisan. Seperti WANG dkk. ditemukan, pengotor lapisan dengan penambahan tanah jarang jauh lebih sedikit dibandingkan dengan lapisan dengan penambahan tanah jarang (lihat Gambar 2b).
3) Unsur tanah jarang dapat memperbaiki bentuk dan distribusi inklusi dalam struktur pelapisan dan mengurangi dampak buruk inklusi terhadap kinerja pelapisan. Seperti terlihat pada Gambar 2c, setelah penambahan La2O3, inklusi terdispersi, ukuran partikel mengecil, dan bentuknya berubah dari poligon semula menjadi lingkaran atau elips.

2.3 Kurangi laju pengenceran
Berdasarkan penelitian LUO et al., laju pengenceran η dapat dinyatakan dengan rumus (1), yaitu η=A2/(A2+A1) (1)
Dimana A1 adalah luas penampang lapisan kelongsong (m㎡); A2 adalah luas penampang substrat yang meleleh (m㎡).

Selama proses pelapisan laser, untuk membuat komposisi kimia lapisan dan bubuk pelapis asli sama semaksimal mungkin, berikan fungsi pelindung asli dari bubuk pelapis, dan kurangi pengaruh substrat pada lapisan laser. kinerja pelapisan, biasanya diperlukan untuk mengurangi laju pengenceran sebanyak mungkin dengan alasan untuk memastikan ikatan metalurgi yang baik antara lapisan dan substrat. Unsur tanah jarang dapat meningkatkan panas laten leleh bahan pelapis, memperpendek waktu pemadatan, melemahkan difusi dan pergerakan unsur, mengurangi efek pengenceran substrat pada pelapis, serta menjaga komposisi dan kinerja bahan pelapis.
CUI dkk. menambahkan 0-4% (fraksi massa) CeO2 ke dalam bubuk cladding untuk mengetahui pengaruh penambahan unsur tanah jarang terhadap laju pengenceran. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3, jumlah unsur tanah jarang yang sesuai (lihat Gambar 3d, 3% CeO2) dapat meminimalkan laju pengenceran lapisan. Penelitian LI dkk. juga menunjukkan bahwa selama proses pelapisan laser, partikel CeO2 dapat menyerap sejumlah besar energi dari sinar laser, memperpendek waktu keberadaan kumpulan cair, dan meningkatkan derajat pendinginan super, sehingga menghambat difusi partikel dalam kumpulan cair ke sampai batas tertentu dan mengurangi laju pengenceran substrat ke komponen pelapis.

2.4 Meningkatkan kualitas pembentukan lapisan
Cacat seperti porositas tinggi dan retakan akan sangat mempengaruhi kualitas dan sifat mekanik lapisan kelongsong laser. Jika bubuk pelapis lembab, teroksidasi, atau mengalami reaksi oksidasi pada suhu tinggi sebelum dilapis, sangat mudah menghasilkan gas dan menyebabkan kerusakan pori; substrat dan bahan lapisan kelongsong memiliki sifat fisik yang berbeda seperti titik leleh yang berbeda, dan pemanasan serta pendinginan yang cepat dari laser berdensitas tinggi mudah menghasilkan tekanan termal sisa yang besar, menyebabkan retakan pada lapisan kelongsong dan menyebabkan kerusakan pada bagian-bagiannya. Penambahan unsur tanah jarang dapat meningkatkan proses pertukaran panas pada kolam cair. Mudah bereaksi dengan unsur berbahaya seperti O, C, dan Si, yang dapat memperkecil pori-pori dan kotoran pada lapisan serta menghilangkan konsentrasi tegangan, sehingga meningkatkan kualitas pembentukan lapisan.

SHU dkk. percaya bahwa unsur tanah jarang Ce memiliki keterbasahan yang cukup di kolam cair, dan karakteristiknya yang sangat aktif membuatnya sangat mudah untuk bermigrasi di kolam cair. Selain itu, sebagai surfaktan tipikal, Ce dapat sangat mengurangi tegangan permukaan antara komponen-komponen kolam cair dibandingkan dengan elemen W dan Ni dalam kolam cair, sehingga mengurangi sudut kontak masing-masing komponen dan meningkatkan keterbasahan padatan-cair. antarmuka. Oleh karena itu, unsur tanah jarang dalam jumlah yang tepat dapat meningkatkan kualitas permukaan lapisan kelongsong. CUI dkk. menemukan bahwa Ce cenderung membentuk senyawa titik leleh rendah dengan unsur-unsur seperti O, Si, dan S, dan terurai menjadi terak di bawah pemanasan laser. Terak mengapung di kolam cair dan menghilangkan gas, yang berperan dalam memurnikan batas butir dan menghilangkan konsentrasi tegangan. Selain itu, seperti disebutkan di atas, unsur tanah jarang dapat menghaluskan butiran, dan semakin kecil ukuran butiran pada lapisan, semakin besar luas batas butir, dan semakin kondusif untuk pengaturan dislokasi dan slip batas butir. Dalam hal ini, tegangan sisa pada lapisan dapat dihilangkan dengan mengatur batas butir. Gambar 4 menunjukkan mekanisme dimana CeO2 mengurangi tegangan sisa lapisan dengan memurnikan butiran.

WANG dkk. menggunakan 0-10% tanah jarang La 2O3, CeO2, dan Y2O3 sebagai aditif untuk mempelajari pengaruh unsur tanah jarang terhadap kualitas makroskopis permukaan lapisan. Karena pelapis komposit yang mengandung tiga unsur tanah jarang yang berbeda mempunyai aturan yang sama, hanya Y2O3 yang digunakan sebagai contoh ringkasan dan diskusi. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5a, lapisan kelongsong Ni60 tanpa Y2O3 memiliki fluiditas yang buruk di kolam cair, pelepasan gas yang lambat, dan sejumlah besar pori-pori dan selokan pada permukaan lapisan sepanjang arah kelongsong. Ketika kandungan Y2O3 adalah 0.5% dan 2%, morfologi makroskopis lapisan kelongsong meningkat secara signifikan, namun pelepasan skala besar masih terjadi. Hal ini karena kandungan tanah jarang di lapisan kelongsong rendah, yang menyebabkan aliran kolam cair tidak merata selama pemrosesan laser, sehingga mempengaruhi pelepasan unsur-unsur seperti B dan Si di lapisan kelongsong. Ketika kandungan unsur tanah jarang meningkat menjadi 3% hingga 10%, kualitas pembentukan lapisan kelongsong semakin meningkat. Alasannya adalah bahwa jumlah unsur tanah jarang yang tepat meningkatkan konveksi kolam cair, mendorong pemerataan elemen kelongsong di kolam cair, kondusif untuk menghilangkan kotoran dan gas, dan struktur lapisan lebih seragam.

ZHANG dkk. menemukan bahwa, pertama, CeO2 dapat meningkatkan laju penyerapan energi iradiasi laser, mengurangi perbedaan ekspansi termal antara lapisan dan substrat, dan mengurangi kecenderungan retaknya lapisan. Kedua, penambahan CeO2
meningkatkan laju penyerapan energi iradiasi laser (setara dengan peningkatan masukan panas), secara efektif mengurangi laju pendinginan lapisan kelongsong, dan mengurangi tekanan termal; dan CeO2 meningkatkan panas laten peleburan dan pemadatan bahan pelapis, dan mempersempit kisaran suhu pemadatan pada kolam cair. Terakhir, CeO2 dapat memurnikan struktur mikro, mengurangi kandungan inklusi, dan selanjutnya mengurangi kecenderungan pembentukan retakan. Menggabungkan faktor-faktor di atas, penambahan CeO2 secara efektif menghambat timbulnya retakan lapisan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5b.

3 Pengaruh unsur tanah jarang terhadap sifat mekanik pelapis
Efek utama unsur tanah jarang adalah: ①Meningkatkan terjadinya penguatan larutan padat dan penguatan dispersi. ②Meningkatkan pengendapan fase keras dan meningkatkan kekerasan mikro lapisan. ③ Mengurangi gaya gesekan rata-rata yang ditimbulkan oleh partikel mikroskopis dan faktor gesekan lapisan, serta meningkatkan ketahanan aus. ④ Mempromosikan pembentukan film pasif pada lapisan selama korosi, mengurangi terjadinya lubang dan korosi lokal, dan meningkatkan ketahanan korosi pada lapisan.

3.1 Penguatan larutan padat dan penguatan dispersi
Penguatan larutan padat mengacu pada distorsi kisi atom zat terlarut yang terlarut dalam larutan padat, yang meningkatkan ketahanan terhadap gerakan dislokasi dan membuatnya sulit untuk tergelincir, sehingga meningkatkan kekuatan dan kekerasan larutan padat paduan. Penguatan dispersi mengacu pada metode meningkatkan kinerja dengan menambahkan partikel keras ke material yang seragam. Unsur tanah jarang biasanya terkonsentrasi pada dislokasi, batas butir, dan batas fasa dalam struktur pelapis, menghasilkan banyak zona distorsi, menarik sejumlah besar atom C, B, Si, dan atom lain untuk mengisi celah kisi atau memperkaya membentuk gugus atom, menghasilkan penguatan larutan padat dan penguatan dispersi.

WANG dkk. percaya bahwa penambahan La2O3 fase kedua mendorong dispersi partikel dalam lapisan. Di bawah pengaruh penguatan larutan padat dan penguatan dispersi, kekerasan mikro lapisan meningkat secara signifikan (lihat Gambar 6a). LIANG dkk. menyiapkan lapisan Ni60+Y2O3 pada substrat Al, dan TEM yang sesuai ditunjukkan pada Gambar 6b. Y2O3 mendorong pembentukan larutan padat, seperti Al4Ni3, larutan padat Cr, Fe, Si, C, dan Y pada posisi c2; dan AlCr2, larutan padat Ni, Fe, C, dan Y pada posisi c3. Al4Ni3 dan AlCr2 memiliki kekerasan tinggi dan tersebar serta tertanam dalam Al dengan plastisitas yang baik, yang meningkatkan sifat mekanik komprehensif dan berperan baik dalam melindungi substrat.

3.2 Mempromosikan pengendapan fase keras seperti karbida dan borida
Unsur tanah jarang tidak hanya dapat mendorong pengendapan fase keras seperti karbida dan borida, meningkatkan kekerasan mikro lapisan kelongsong, dan mengurangi pembajakan dan adhesi; tetapi juga sebagian besar unsur tanah jarang terdapat pada batas butir, yang dapat meningkatkan ketahanan terhadap penyebaran retak dan mengurangi keausan lapisan.

WAN dkk. menggunakan Y2O3 untuk memodifikasi pelapis laser lapisan Al-12Si. Dari pola difraksi XRD (lihat Gambar 7a) terlihat bahwa fasa α-Mg dan Mg2Si sebagian besar terbentuk pada lapisan yang tidak dimodifikasi, disertai dengan sejumlah tertentu
Fase sekunder Al12Mg17 dan Al3Mg2. Pada lapisan termodifikasi Y2O3, selain fase Mg2Si dan fase Al12Mg17, juga terbentuk fase keras baru Al4MgY, yang meningkatkan ketahanan aus lapisan dan mengurangi laju keausan. Selain itu, tidak ada fase sekunder lainnya yang diamati dalam pelapisan, hal ini disebabkan oleh efek pemurnian unsur tanah jarang pada kolam cair selama proses pelapisan.

SHI dkk. mempelajari komposisi fase, distribusi elemen dan karakteristik gesekan dan keausan lapisan dengan menambahkan jumlah nano-La2O3 yang berbeda ke bubuk komposit Ni60A/SiC. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7b, fase kedua yang keras seperti Cr7C3 dan CrC terbentuk dalam lapisan dengan penambahan La2O3, yang mendorong peningkatan kinerja komprehensif lapisan.

3.3 Meningkatkan kinerja gesekan lapisan
Seperti disebutkan di atas, penambahan unsur tanah jarang tidak hanya dapat meningkatkan kehalusan struktur lapisan, mengurangi cacat seperti porositas, tegangan internal dan retakan, serta meningkatkan kualitas pembentukan lapisan, tetapi juga memperkuatnya melalui penguatan larutan padat atau penguatan dispersi dan menginduksi presipitasi fase keras. Oleh karena itu, ketahanan aus dan ketahanan korosi pada lapisan dapat ditingkatkan secara signifikan.

LIU dkk. secara signifikan meningkatkan kekerasan mikro lapisan komposit SMA/La2O3 dengan menambahkan jumlah La2O3 yang berbeda ke lapisan SMA (paduan memori bentuk). Ketika jumlah penambahan 0.9%, kekerasan mikro mencapai 450HV0.2, 7% lebih tinggi dibandingkan substrat. Menurut rumus Hall-Petch, semakin kecil ukuran butir per satuan volume, semakin tinggi energi antarmuka butir. Karena susunan atom yang acak, batas butir memiliki kerapatan dislokasi yang lebih tinggi, sehingga menimbulkan belitan dislokasi dan peningkatan resistensi gerak yang signifikan. Seperti dapat dilihat dari artikel sebelumnya, penambahan unsur tanah jarang memiliki pengaruh yang signifikan terhadap pemurnian butiran, yang mendorong peningkatan kekerasan mikro lapisan komposit.

XU dkk. pelapis Ni-WC yang disiapkan dengan fraksi massa berbeda (3%, 6%, 9%) dari La2O3 ditambahkan pada permukaan substrat baja S136. Studi menemukan bahwa ketahanan aus La6O2 3% adalah yang terbaik, tidak hanya COF yang paling rendah, tetapi juga laju keausan dan volume keausan yang paling kecil (lihat Gambar 8a-c). Sebaliknya, ketahanan aus La9O2 3% relatif buruk. Hal ini karena La2O3 yang ditambahkan dalam jumlah yang tepat dapat berperan baik dalam memurnikan biji-bijian, memurnikan jaringan, dan meningkatkan sifat mekanik. Namun, La2O3 yang berlebihan akan menyebabkan aglomerasi La2O3 pada batas butir, menghambat pergerakan dislokasi, meningkatkan kerapuhan batas butir, dan mudah memperluas patah getas sepanjang arah retakan mikro permukaan selama keausan, dan mengurangi ketahanan aus.

SHU dkk. menyiapkan pelapis paduan entropi tinggi CoFeCrNiSiB dengan kandungan CeO2 berbeda (0-4%). ​​Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8d, kekerasan mikro setiap lapisan menunjukkan hukum yang serupa: kekerasan mikro secara bertahap menurun dari permukaan ke substrat, menurun tajam di persimpangan, dan kemudian cenderung stabil. Ketika kandungan CeO2 2%, peningkatan kekerasan mikro lapisan paling besar. Namun, seiring dengan meningkatnya kandungan CeO2, kekerasan mikro lapisan malah menurun. Hal ini dikarenakan setelah CeO2 ditambahkan secara berlebihan, karena kemampuannya yang mudah menyerap pengotor, ukuran inklusi semakin besar dan tidak dapat mengapung pada waktunya menjadi residu dan terakumulasi, dan CeO2 akan menggumpal sehingga menyebabkan kinerja pelapisan menurun.

3.4 Meningkatkan ketahanan korosi pada pelapis
Pengaruh unsur tanah jarang terhadap karakteristik struktur pelapis adalah sebagai berikut.
1) Dapat membuat struktur permukaan lapisan menjadi padat, dan mudah untuk membentuk film pasivasi selama proses korosi, yang secara efektif memperlambat laju korosi. LI dkk. menemukan bahwa setelah menambahkan unsur tanah jarang Y, butirannya dimurnikan secara keseluruhan, dan partikel keramik juga memiliki efek penghambatan tertentu pada arus. Oleh karena itu, potensi korosi lapisan S316 dengan penambahan Y adalah positif relatif terhadap substrat, membentuk area film pasivasi yang stabil, titik korosi sendiri meningkat, dan kerapatan arus korosi sendiri menurun secara signifikan (lihat Gambar 9a kurva polarisasi).
2) Menghasilkan senyawa intermetalik dan inklusi yang dimodifikasi, mengurangi perbedaan titik dengan substrat, dan menghindari korosi lubang. REN dkk. menemukan bahwa penambahan CeO2 dapat secara signifikan meningkatkan diameter busur kapasitansi lapisan (lihat Gambar 9b), yang menunjukkan bahwa transfer muatan pada antarmuka antara elektrolit dan elektroda lebih sulit dan resistensi pitting lebih kuat.
3) Tanah jarang memisahkan pada antarmuka, mengurangi energi antarmuka, menghambat jarak dendrit, dan menghindari korosi lokal. MOHAMMED dkk. [62] menemukan bahwa Ce mudah dipisahkan pada batas butir, yang secara efektif menghaluskan struktur lapisan, mendorong pembentukan film pasivasi lokal, memperkuat kemampuan lapisan untuk menahan korosi lokal, dan secara signifikan mengurangi kepadatan arus korosi sendiri dibandingkan dengan substrat (lihat Gambar 9c kurva polarisasi), membuat lapisan lebih tahan terhadap kerusakan erosi ion Cl-.

4 Kesimpulan
Singkatnya, unsur tanah jarang memiliki fungsi memurnikan butiran, memurnikan struktur, mengurangi laju pengenceran, mendorong pengendapan fase keras, dan menghasilkan penguatan larutan padat. Oleh karena itu, mereka memainkan peran tambahan yang besar dalam meningkatkan kualitas pembentukan pelapis laser pelapis (seperti menghilangkan tekanan internal, menghilangkan retakan dan pori-pori), dan meningkatkan kekerasan, ketahanan korosi, dan ketahanan aus.
Saat ini, penerapan unsur tanah jarang pada pelapis kelongsong laser telah mencapai beberapa hasil dalam hal mekanisme aksi, namun masih terdapat beberapa kekurangan. Penelitian dan pengembangan di masa depan dapat fokus pada aspek-aspek berikut.
1) Unsur tanah jarang sering ditambahkan melalui oksida, yang pasti akan memasukkan unsur O dalam jumlah besar, yang dengan mudah akan menyebabkan pembentukan pori-pori. Oleh karena itu, dimungkinkan untuk mencoba menambahkan unsur tanah jarang ke dalam lapisan kelongsong dalam bentuk senyawa lain atau zat tunggal, yang tidak hanya dapat menghindari unsur O yang berlebihan, tetapi juga memberikan peran penuh pada unsur tanah jarang.
2) Penelitian saat ini terutama berfokus pada unsur La, Ce dan Y. Di masa depan, unsur tanah jarang lainnya dapat dicoba berperan dalam pelapisan kelongsong laser untuk lebih memperluas jangkauan penerapan unsur tanah jarang.
3) Saat ini, hanya ada sedikit penelitian tentang ketahanan mulur, kelelahan, patah, benturan, dan aspek lain dari lapisan kelongsong laser yang disempurnakan dengan tanah jarang. Di masa depan, penelitian di bidang ini harus diperkuat untuk memenuhi kebutuhan kondisi kerja yang kompleks.
4) Unsur tanah jarang umumnya mudah berada di bagian tengah dan atas lapisan, sehingga efek tambahan unsur tanah jarang lebih lemah di bagian bawah. Di masa depan, medan magnet luar, medan getaran, dan cara lain dapat digunakan untuk membuat distribusi unsur tanah jarang menjadi seragam.