Ji bo baştirkirina berxwedana cilê ya parçeyên ku bi axê re têkildar in ên makîneyên çandiniyê, alikariya entropiya bilind a FeCoCrNiMn, alloya Fe90 û Ni60A. tozên alloy ji bo lêkolîna berawirdî hatin hilbijartin. Kincên liberxwedêr ji aliyê amade kirin teknolojiya laser cladding bi pola 65Mn wekî substrate, û performansa wê ya lixwekirinê ji hêla makîneya ceribandina kêş û cilê ve hate ceribandin. Encaman destnîşan kir ku pêlava alaya entropiya bilind a FeCoCrNiMn xwedan avahiyek herî qels bû, gewriyên nisbeten sade, û ti pêkhateyên navmetalîkî yên tevlihev nehatin çêkirin; belavkirina genimê mîkrosaziyê ya kelûpelên alloyê yên Ni60A û Fe90 bi rêkûpêk tevlihev bû. Wendakirina cilê ya substrata pola 65Mn, alema Ni60A, alija Fe90 û pêlava alaya entropiya bilind a FeCoCrNiMn bi rêzê ve 9, 4, 5 û 2 mg bûn, û windabûna cilê ya substratê ji ya xêzkirinê pir mezintir bû. Serhişkiya Vickers ya pêlavên alliya Fe90 û Ni60A 683.87 û 663.62 HV e, û serhişkiya pêlava alaya antropiya bilind a Fe-CoCrNiMn 635.81 HV e, ku ji pêlên din hinekî kêmtir e, lê berxwedana wê ya lixwekirinê baş e.

Bi pêşkeftina bilez a makîne û alavên çandiniyê re, beşên ku bi axê re têkildar in ên makîneyên çandiniyê ji bo demek dirêj ve bandor li xitimîna bandor û xitimîna çîpên abrasîv ên wekî ax û qûmê dikin, ku ev yek hewcedariyên bilindtir li ser berxwedana liberxwedana axê kevneşopî dihêle. - parçeyên têkilî. Di nav cûrbecûr tedbîrên dijî-cilê de, pêlava lazer û dermankirina rûberê ya rûbera têkçûyî ya perçeyên ku bi axê re têkildar in du rêbazên dermankirinê yên bi gelemperî têne bikar anîn. Ew her du dagîrkerên cihêreng bikar tînin da ku maddeya pêvekirinê di rewşek nîv-şilandî de bihelînin an germ bikin û wê li ser rûyê substratê veşêrin, bi vî rengî berxwedana cilê ya substratê baştir bikin. Du malzemeyên kelijandinê yên herî berbelav ên ji bo beşên ku bi axê re têkildar in, alloyên bingehîn ên hesin û aligirên nîkel-bingeh in. Her du malzemeyên xêzkirinê li ser hêmanek alloyek têne çêkirin û bi lêzêdekirina hêmanên din ên guncav performansa xêzkirinê baştir dikin. Heya nuha, lêkolîn û serîlêdana başkirina berxwedana cilê ya materyalên metal ên kevneşopî nêzî têrbûnê bûye, û cîhê lêkolînê her ku diçe piçûktir û piçûktir dibe.

Alîgirên entropiya bilind ji cûrbecûr hêmanên alloykirinê yên bi rêjeyên atomî yên wekhev pêk tên, bi qonaxên çareseriya zexm a yekreng û sade, hêza bilind, berxwedana liberxwedana bilind û berxwedana korozyonê ya baş nîşan didin. Bikaranîna toza alaya entropî ya bilind ji bo amadekirina xêzên berxwedêr ên li ser perçeyên ku bi axê re têkildar in ji makîneyên çandiniyê re amade dikin, perçe xwedan berxwedana guheztinê ya bilind in û dikarin jiyana karûbarê xwe bêtir dirêj bikin.

Teknolojiya pêlava lazerê ji bo amadekirina pêlavan tê bikar anîn, ku xwedan avantajên kombûna germê û devera piçûk a bandorkirî ya germê ye. Struktura rêxistinî ya ku di qada avêtinê de hatî hilberandin ji awayên din ên pêçanê jî cûda ye, wek mînak depokirina elektrosparkê, şûştina magnetronê û kişandina plazmayê. Di heman demê de, teknolojiya pêlava lazerê ji bo amadekirina cil û bergan tê bikar anîn, û di sazûmana xêzkirinê de strukturên rêxistinî yên amorf têne çêkirin. Heya nuha, çend lêkolîn li ser sepana malzemeyên pêvekirina alaya entropî ya bilind di amadekirina xêzên berxwedêr ên ji bo makîneyên çandiniyê yên perçeyên ku bi axê re têkildar in de hene. Di vê kaxezê de, alema Fe90, alija Ni60A û FeCoCrNiMn li ser rûbera pola 65Mn bi karanîna teknolojiya pêlava lazerê pêlavên berxwedêr ên alyeya entropiya bilind hatine amadekirin. Taybetmendiyên xitimandin û cilê yên pêlavên aligirê entropiya bilind hatin berhev kirin û lêkolîn kirin, û qanûnên wan ên trîbolojîk hatin keşif kirin da ku referansek ji bo berfirehkirina serîlêdana aligirên entropiya bilind peyda bikin.

1 Materyal û rêbazên ezmûnî

1. 1 Amadekirina kelê
Nimûneyê 65 Mn pola bihara karbonê ya bilind wekî materyalê bingehîn bikar anî, û bi karanîna makîneyek qutkirina metallografî di nimûneyên bi mezinahiya 200 mm × 400 mm × 4 mm de hate qut kirin. Nimûne berî xêzkirinê hate zevtkirin û şûştin da ku pêşî li qata oksîdê, rûn û nepakiyên din ên li ser rûyê nimûneyê bandorê li hêza girêdana di navbera xêz û nimûneyê de neke. 80, 120, 220, 800, 1 000, 1 500 û 2 000 kaxizên grît ji bo qirkirinê di dorê de hatine bikar anîn. Nimûneya paqijkirî 5 hûrdem di nav etanolê de bi ultrasonîkî hate paqij kirin, ji bo 105 hûrdeman li 10 ℃ firinek hişkkirinê hate danîn, û piştî zuwakirinê hate girtin û hilanîn. Aloziya Fe90, alema Ni60A û toza alaya entropiya bilind a FeCoCrNiMn (mezinahiya perçeyê ji 45 heta 105 μm) wekî materyalên qata pêçanê hatin hilbijartin. Pêkhateya kîmyewî ya materyalên ceribandinê û toz di Tablo 1 de têne xuyang kirin. Hêza herî zêde ya hilberîna amûra pêlava lazerê ya CW-CBW-8000G-91-20L 25,000 W e. Test rêbaza xwarina toza fireh-banda alî-axê, argon qebûl dike. gaza parastinê, û stûrahiya pêlavê 1 mm e. Parametreyên pêvajoya xêzkirinê di Tablo 2 de têne destnîşan kirin.

1.2 Taybetmendiya testê
Pola 65Mn nimûneya S1 e, pêlava alloyek Ni60A nimûneya S2 ye, pêlava alloya Fe90 nimûneya S3 ye, û pêlava tevrabûna entropiya bilind a FeCoCrNiMn nimûne S4 ye. Çareseriya etchingê ya metallografî ya nimûne S1 4% çareseriya asîda nîtrîk e (asîda nîtricê ya konsantrekirî û etanolê bêhîd, rêjeya voltê 4: 100 e); çareseriya etching metallografî ya nimûne S2 çareseriya pentahîdratê ya sulfate sifir e (asîda hîdrochloric, av û sulfate sifir, rêjeya voltê 10: 10: 1 e); çareseriya etching metallografî ya nimûneyên S3 û S4 ji% 5 aqua regia ye (asîda hîdrochlorîk û asîda nîtrîk a konsantrekirî, rêjeya qebareyê 3: 1 e).

Mîkrosaziya metallografî ya nimûneyê ji hêla mîkroskopa metallografî ya Leica DM4000M ve hate dîtin; serhişkiya rû û beşa xaçê ya nimûneyê ji hêla Jinan Times TMVS-1 dîmendera dîjîtal Vickers testerê serhişkiyê ve hate pîvandin; performansa lêkdanî û cilê ya materyalê ji hêla MMU-10-a mîkrokomputer-kontrolkirî ya dawiya rûçikê û testerê cilê ve hate tesbît kirin; ji bo ceribandinê cotek fîşa pin-dîskê hate bikar anîn, û topa hûrkirinê jî topek ziravî ya ZrO2 bû ku bi dirêjahiya 6 mm bû. Parametreyên ceribandinê barkirina 50 N, leza 80 r / min, û dema kêşanê 120 min bûn; morfolojiya birînên lixwekirinê piştî ceribandina xitimandin û kişandina nimûneyê bi mîkroskopa optîkî hate dîtin.

2 Encamên test û analîzê

2.1 Struktura metallografî ya pêçanê
Xiflteya 1 diagrama avahîya metallografî ya rûvî ya nimûneyên S1, S2, S3 û S4 nîşan dide. Wekî ku di Figure 1a de tê xuyang kirin, strukturê nimûneya S1 bi gelemperî ji ferît û pearlîtê ku bi rengek tov têne belav kirin pêk tê. Ji Figure 1b bi zelalî tê dîtin ku mîkrosaziya xêzkirina nimûneya S2 dendrit û eutectics retîkular e, qonaxa rêxistinî bi rêkûpêk xweş e, û dendrit bi nisbeten tevlihev in, û rêzikên dirêj û rêxistinên blok bi rengek nerêkûpêk têne çêkirin. Wekî ku di xêza 1c de tê xuyang kirin, mîkrosaziya beşa xaçê ya nixumandina nimûneya S3 dendritên qelew û yekreng, rêxistinên dendrîtê yên bi hev veqetandî, û hejmareke mezin ji barînên granular ên bi reng-reng sivik in. Wekî ku di Figure 1d de tê xuyang kirin, organîzasyona çarçoveya xêzkirina nimûneya S4 ya herî zexm e, bi giranî ji krîstalên hevseng ên ku bi heman rengî hatine belav kirin pêk tê, û kunên nerêkûpêk têne barkirin. Bi berhevkirina çar rêxistinan, mezinahiya rûkala rûkala S4 ya herî piçûktir e, dexl û yekreng in, genim bi rengek hêsan hêsan in, û avabûna pêkhateya navmetalîkî ya tevlihev tune.

2. 2 Microhardness of coating
Xiflteya 2 berawirdkirina mîkroserhişkiya rûyê nimûneyan e. Serhişkiya Vickers a nimûneyên S1, S2, S3 û S4 bi rêzê ve bi rêzdarî 234.02 HV, 683.87 HV, 663.62 HV û 635.51 HV ye. Xiflteya 3 berawirdkirina mîkroserhişkiya xaçê ya nimûneyan e. Ji jimar 3 tê dîtin ku serhişkiya Vickers ya navînî ya pêlên nimûneyên S2 û S3 3 û 4 qat ji ya nimûneya S1 zêdetir e, ev destnîşan dike ku hişkiya cil û bergên S2 û S3 bilindtir e û krîstalîzasyona metalurjiya pêçanê ye. bandor çêtir e. Serhişkiya navîn a Vickers a rûbera pêlavê ya nimûneya S4 ji ya nimûneyên S2 û S3 hinekî kêmtir e. Ev ji ber vê yekê ye ku dema ku toza alema entropiya bilind a FeCoCrNiMn bi lez zexm dibe, tehlûka tîrêjê piçûk e, û avahiya krîstalê ya FCC di nav amorfeya tebeqeya pêçanê de tê rijandin û belav dibe, ku dikare heya radeyekê nîşan bide ku alaya entropiya bilind a FeCoCrNiMn. cilê xwedan serhişkiya baş û serhişkiya kêm e.

2.3 Taybetmendiyên kişandin û cilê
2.3.1 Rêjeya lêdana navîn
Xiflteya 4 kêşeya hevrêziya lêkdana navîn a nimûneyên S1, S2, S3 û S4 e. Dikare were dîtin ku di germahiya odeyê de, hevrêziya lêkdana navînî ya rûbera nimûneya S1 bi qasî 0.53 ye, û rêjeya lêkdana navîn herî zêde di 20 hûrdemên pêşîn de diguhere, bi qasî 0.6 zêde dibe; her ku dem derbas dibe, rêjeya kêşeya navînî bi îstîqrar dibe. Ev e ji ber ku di qonaxa destpêkê ya pevgirêdana di navbera topa hûrkirinê ya nimûneya S1 û ZrO2 de, di navbera nîşana kincan û topa hûrkirinê de gelek bermahiyên cilê hene, ku stresek guheztinê ya mezin çêdike, û di encamê de guheztinek tûj a hevbera kêşanê çêdike. Rêjeya kêşeya navîn a nimûneyên S2, S3 û S4 bi qasî 0.38, 0.32 û 0.25 e. Dabeşkirina tevlihev a perçeyên qonaxa hişk di nimûneya S2 de dibe sedem ku kêşeya hevrêziya kêşanê ya navîn bi tundî biguhezîne. Zehmetiya nimûneyên S3 û S4 ji ya topa hûrkirinê ya ZrO2 pir piçûktir e. Matereya alemê ya pêçanê ya bi serhişkiya kêmtir di heman demê de xwedan hêza guhastinê ya hindik e jî, ku ji bo kêmkirina hevrêziya felqê ya navînî di dema kêşanê de dibe alîkar. Kevirên hevsengiya hevberdanê yên nimûneyên S3 û S4 di bingeh de heman meyl heye, ku hevsengiyek dînamîkî ya berbiçav diparêze. Di nav wan de, rêjeya kêşeya navîn ya nimûne S4 ya herî kêm e, hêza kêşanê ya di bin heman hêzê de herî piçûk e, û pileya cilê herî kêm e. Ev ji ber ku dema ku nimûneya S4 bi lez tê sar kirin, kêmtir perçeyên qonaxa nepakiyê hene, rûbera pêlavê nermtir e û kêm kêmasiyên wê hene, û têkiliya bi topa qijkirinê ya ZrO2 re, bêyî guheztinên berbiçav û tundtir e.

2. 3. 2 Kêlkirina giran li xwe bikin
Daneyên windakirina kîloyan a nimûneyan di jimar 5 de têne xuyang kirin. Wendabûna herî zêde ya nimûneya S1 9 mg e, û windabûna cilê ya nimûneyên S2 û S3 bi rêzê 4 mg û 5 mg e. Di nav wan de, windabûna kincên nimûneya S4 ya herî kêm e, ku 2 mg e. Ji ber vê yekê ye ku pêlava alaya entropiya bilind a FeCoCrNiMn xwedan qonaxek FCC ya yekane, plastîkbûna bilind û hişkiya baş e. Di bin bandora alîgirê kêşanê ya barek 50 N de, materyalê alikariya entropiya bilind a FeCoCrNiMn dikare mîqdarek mezin enerjiyê hilîne, ne hêsan e ku meriv pezkirina westandinê pêk bîne, û xwedan berxwedana guheztinê ya baş e.

2.3.3 Analîza morfolojiyê ya lixwekirinê
Xiflteya 6 morfolojiya birîna cilê ya çar nimûneyan nîşan dide ku piştî 120 hûrdeman lixwekirinê di heman şert û mercên ceribandinê de hatine dîtin. Wekî ku ji Figure 6a tê dîtin, S1 ji ber serhişkiya wê ya kêm kêm xwedan deformasyonek plastîk a giran e, rûbera şûştinê ya birîna kincê zirav e, deverek mezin a qatê girêdanê heye, û delamînasyon çêdibe. Wekî ku ji Figure 6b tê dîtin, rûbera pêlavê ya nimûneya S2 bi rengek nerêkûpêk bi pêkhateyên spî yên bi şeklê elîptîkî ve hatî belav kirin, ku serhişkiya xêzkirinê zêde dike, digel birînên cil û bergên eşkere û birûkên yekalî. Serhişkiya rûbera kincê ya nimûneya S3 ya herî bilind e, wekî ku di Figure 6c de tê xuyang kirin, firehiya şopa cilê teng e, û xêzikên li ser rûbera xêzkirinê hûr in. Berevajî vê, di Figure 6d de, xêzikên xêzkirina nimûneya S4 pir xweş in, ku ev yek ji ber avahiyek yekgirtî ya qata pêçanê, gewriyên hûr, û berxwedana lixwekirina baş e; di zozanan de porên ne asayî yên eşkere hene, ku dibe sedema ku toza alaya bilind-entropî bi gazê re di rewşa şilandî de di bin germahiya bilind a tîrêjê lazerê de tê tevlihev kirin, û dema ku nimûne sar dibe ku poran çêdike, gaz derdikeve. .

Di bin şert û mercên heman ceribandinê de, her ku firehiya birîna kincê testê mezintir be, kêmbûna giraniya cilê jî mezintir dibe. Bi danberheva windabûna giraniya nimûneyên cihêreng ên di Xiflteya 5-ê de, tê dîtin ku têkiliya di navbera qebareya kincê nimûneyê de S1> S3> S2> S4 e. Ev bi encamên testê yên windakirina giraniya ku di Xiflteya 5 de têne xuyang kirin re hevaheng e.

Xelasî

1) Entropiya bilind a FeCoCrNiMn lêdana alloy xwedan strûktûra herî zexm û mezinahiya genimê ya herî piçûk e, di heman demê de belavkirina gewherê mîkrosaziyê ya kelûpelên alloyek Ni60A û Fe90 kaotîktir e. Kişandina alaya entropiya bilind a FeCoCrNiMn xwedan strûktûrek genimek hêsan e û ti pêkhateyên navmetalîkî yên tevlihev çênabin.

2) Zehmetiya Vickers a alloya Ni60A, alyeya Fe90 û pêlavên alaya entropiya bilind a FeCoCrNiMn bi qasî 683.87, 663.62 û 635.51 HV e, ku ji serhişkiya Vickers ya substratê (234.02 HV) pir girîng e. Nirxa serhişkiyê ya pêlava alaya entropiya bilind a Fe-CoCrNiMn ji ya alalyeya Ni60A û pêlavên aligirê Fe90 hinekî kêmtir e, ku bandorê li berxwedana wê ya lixwekirinê nake.

3) Zehmetiyên cilê yên substrata pola 65Mn, alikariya Ni60A, aligirê Fe90 û pêlava alaya entropiya bilind a Fe-CoCrNiMn bi rêzê 9, 4, 5 û 2 mg in. Birîna cilê ya pêlava alemê ya entropiya bilind FeCoCrNiMn ya herî xweş e, bi kûrahiya birîna kincê ya çuçik, windabûna materyalê ya piçûk û berxwedana herî bilind a liberdanê.