Хөдөө аж ахуйн машин механизмын хөрстэй харьцах эд ангиудын элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг сайжруулахын тулд FeCoCrNiMn өндөр энтропи хайлш, Fe90 хайлш, Ni60A хайлш нунтаг харьцуулсан судалгаанд сонгосон. Элэгдэлд тэсвэртэй бүрээсийг бэлтгэсэн лазер бүрэх технологи субстрат болгон 65Mn ган агуулсан бөгөөд элэгдлийн гүйцэтгэлийг үрэлт ба элэгдэл шалгах машинаар туршсан. Үр дүн нь FeCoCrNiMn өндөр энтропи хайлшны бүрээс нь хамгийн нягт бүтэцтэй, харьцангуй энгийн мөхлөгтэй, нарийн төвөгтэй металл хоорондын нэгдлүүд үүссэнгүй; Ni60A ба Fe90 хайлшны бүрээсийн бичил бүтцийн ширхэгийн тархалт харьцангуй эмх замбараагүй байсан. 65Mn ган субстрат, Ni60A хайлш, Fe90 хайлш, FeCoCrNiMn өндөр энтропи хайлш бүрээсийн элэгдлийн алдагдал тус бүр 9, 4, 5, 2 мг байсан ба субстратын элэгдэл алдагдал бүрээсээс хамаагүй их байв. Fe90, Ni60A хайлшны бүрээсийн Vickers хатуулаг нь 683.87 ба 663.62 HV, Fe-CoCrNiMn өндөр энтропи хайлшны бүрээсний хатуулаг 635.81 HV байгаа нь бусад бүрхүүлээс арай бага боловч элэгдэлд тэсвэртэй.

Хөдөө аж ахуйн техник, тоног төхөөрөмжийн хурдацтай хөгжлийг дагаад газар тариалангийн машин механизмын хөрстэй харьцах хэсгүүд нь хөрс, элс зэрэг зүлгүүрийн нөлөөллийн элэгдэл, үрэлтийн элэгдэлд удаан хугацаагаар өртөж, уламжлалт хөрсний элэгдэлд тэсвэртэй байдалд өндөр шаардлага тавьдаг. - холбоо барих хэсгүүд. Элэгдлийн эсрэг янз бүрийн арга хэмжээнүүдийн дотроос лазер бүрэх, хөрстэй харьцах хэсгүүдийн бүтэлгүйтсэн гадаргуугийн гадаргууг эмчлэх нь түгээмэл хэрэглэгддэг эмчилгээний хоёр арга юм. Тэд хоёулаа өөр өөр дүүргэгчийг ашиглан бүрэх материалыг хагас хайлсан төлөвт халааж, субстратын гадаргуу дээр бүрхэж, улмаар субстратын элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг сайжруулдаг. Хөрстэй холбогдох эд ангиудыг бүрэх хамгийн түгээмэл хоёр материал бол төмрийн болон никель дээр суурилсан хайлш юм. Хоёр бүрэх материал нь хайлшийн элемент дээр суурилдаг бөгөөд бусад тохирох элементүүдийг нэмж бүрэх гүйцэтгэлийг сайжруулдаг. Одоогийн байдлаар уламжлалт металл материалын элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг сайжруулах судалгаа, хэрэглээ нь ханалтад ойртож, судалгааны орон зай улам бүр багасч байна.

Өндөр энтропи хайлш нь ижил төстэй атомын харьцаатай, илүү жигд, энгийн хатуу уусмалын үе шаттай, өндөр бат бэх, элэгдэлд тэсвэртэй, зэврэлтэнд сайн тэсвэртэй байдаг төрөл бүрийн хайлшийн элементүүдээс бүрддэг. Хөдөө аж ахуйн машин механизмын хөрстэй харьцах хэсгүүдэд элэгдэлд тэсвэртэй бүрээс бэлтгэхийн тулд өндөр энтропи хайлшийн нунтаг ашиглан эд анги нь элэгдэлд тэсвэртэй бөгөөд ашиглалтын хугацааг уртасгах боломжтой.

Лазер бүрэх технологи нь дулааны концентраци, дулааны нөлөөлөлд өртсөн жижиг бүс зэрэг давуу талтай бүрхүүлийг бэлтгэхэд ашиглагддаг. Цутгамал хэсэгт үйлдвэрлэсэн зохион байгуулалтын бүтэц нь цахилгаан оч хуримтлуулах, магнетрон цацах, плазма бүрэх зэрэг бусад өнгөлгөөний аргуудаас ялгаатай. Үүний зэрэгцээ лазер бүрэх технологийг бүрээс бэлтгэхэд ашигладаг бөгөөд бүрэх байгууллагад аморф зохион байгуулалтын бүтэц үүсдэг. Одоогийн байдлаар хөдөө аж ахуйн машин механизмын хөрстэй харьцах эд ангиудын элэгдэлд тэсвэртэй бүрээсийг бэлтгэхэд өндөр энтропи хайлшаар бүрэх материалыг ашигласан судалгаа цөөн байна. Энэхүү нийтлэлд лазер бүрэх технологи ашиглан 90Mn гангийн гадаргуу дээр Fe60 хайлш, Ni65A хайлш, FeCoCrNiMn өндөр энтропи хайлштай элэгдэлд тэсвэртэй бүрээсийг бэлтгэсэн. Өндөр энтропи хайлшийн бүрээсийн үрэлтийн болон элэгдлийн шинж чанарыг харьцуулан судалж, тэдгээрийн трибологийн хуулиудыг судалж, энтропи өндөр хайлшийг өргөн хэрэглээний лавлагаа болгон өгсөн.

1 Туршилтын материал ба арга

1. 1 Бүрээс бэлтгэх
Дээжийг үндсэн материал болгон 65Mn өндөр нүүрстөрөгчийн пүршний ган ашигласан бөгөөд металл зүсэгч машин ашиглан 200 мм х 400 мм х 4 мм хэмжээтэй дээж болгон хуваасан. Дээжний гадаргуу дээрх ислийн давхарга, тос болон бусад хольцууд нь бүрээс болон дээжийн хоорондох холболтын бат бөх байдалд нөлөөлөхгүйн тулд дээжийг өнгөлгөөний өмнө нунтаглаж, өнгөлсөн. Нунтаглахад 80, 120, 220, 800, 1, 000, 1 ширхэг нунтагласан зүлгүүрийг ээлжлэн ашигласан. Өнгөлсөн дээжийг этанолд 500 минутын турш хэт авианы аргаар цэвэрлэж, 2 ℃ температурт хатаах зууханд 000 минутын турш хийж, битүүмжлэн хатаасны дараа хадгална. Бүрээсний давхаргын материалаар Fe5 хайлш, Ni105A хайлш, FeCoCrNiMn өндөр энтропи хайлш нунтаг (10-90 μм ширхэгийн хэмжээ) сонгосон. Туршилтын материал, нунтаг бодисын химийн найрлагыг 60-р хүснэгтэд үзүүлэв. CW-CBW-45G-105-1L лазер бүрэх төхөөрөмжийн хамгийн их гаралтын чадал нь 8000 Вт. Туршилт нь аргоны хажуугийн тэнхлэгт өргөн зурвасын нунтаг тэжээлийн аргыг ашигласан. хамгаалалтын хий, бүрээсийн зузаан нь 91 мм байна. Бүрээсний процессын параметрүүдийг 20-р хүснэгтэд үзүүлэв.

1.2 Туршилтын шинж чанар
65Mn ган нь S1 дээж, Ni60A хайлшны бүрээс нь S2 дээж, Fe90 хайлшны бүрээс нь S3 дээж, FeCoCrNiMn өндөр энтропи хайлш бүрээс нь S4 дээж юм. S1 дээжийн металлографийн сийлбэрийн уусмал нь 4% азотын хүчлийн уусмал (баяжуулсан азотын хүчил ба усгүй этилийн спирт, эзлэхүүний харьцаа 4: 100); S2 дээжийн металлографийн сийлбэрийн уусмал нь зэсийн сульфатын пентагидрат уусмал (давсны хүчил, ус, зэсийн сульфат, эзлэхүүний харьцаа 10: 10: 1); S3 ба S4 дээжийн металлографийн сийлбэрийн уусмал нь 5% aqua regia (баяжуулсан давсны хүчил ба төвлөрсөн азотын хүчил, эзлэхүүний харьцаа 3: 1).

Дээжний металлографийн бичил бүтцийг Leica DM4000M металлографийн микроскопоор ажиглав; дээжийн гадаргуу болон хөндлөн огтлолын хатуулгийг Jinan Times TMVS-1 дижитал дэлгэцийн Vickers хатуулаг шалгагчаар хэмжсэн; материалын үрэлт ба элэгдлийн гүйцэтгэлийг MMU-10 микрокомпьютерээр удирддаг төгсгөлийн нүүрний үрэлт ба элэгдэл шалгагчаар илрүүлсэн; туршилтанд зүү дискний үрэлтийн хосыг ашигласан бөгөөд нунтаглах бөмбөг нь 2 мм-ийн диаметртэй ZrO6 нунтаглах бөмбөг байв. Туршилтын параметрүүд нь ачаалал 50 Н, хурд 80 r / мин, үрэлтийн хугацаа 120 минут; дээжийн үрэлт ба элэгдлийн туршилтын дараа элэгдлийн сорвины морфологийг оптик микроскопоор ажиглав.

2 Туршилтын үр дүн, дүн шинжилгээ

2.1 Бүрээсийн металлографийн бүтэц
Зураг 1-д S1, S2, S3, S4 дээжийн гадаргуугийн металлографийн бүтцийн диаграммыг үзүүлэв. Зураг 1а-д үзүүлснээр S1 дээжийн бүтэц нь голчлон тор хэлбэрээр тархсан феррит ба перлитээс бүрдэнэ. S1 дээжийн бүрхүүлийн бичил бүтэц нь дендрит ба торлог эвтектик, зохион байгуулалтын үе шат нь харьцангуй нарийн, дендрит нь харьцангуй эмх замбараагүй, урт туузан болон блок хэлбэрийн бүтэц жигд бус үүссэн болохыг Зураг 2б-аас тодорхой харж болно. Зураг 1в-д үзүүлснээр S3 дээжийн бүрээсийн хөндлөн огтлолын бичил бүтэц нь бүдүүн, жигд дендрит, хоорондоо уялдаатай дендрит бүтэц, олон тооны цайвар өнгийн гялалзсан мөхлөгт хур тунадас юм. Зураг 1d-д үзүүлснээр S4 дээжийн бүрээсийн хөндлөн огтлолын зохион байгуулалт нь хамгийн нягт бөгөөд голчлон жигд тархсан тэгш тэнхлэгт талстуудаас бүрдэх ба жигд бус нүхнүүд тунадас үүсгэдэг. Дөрвөн байгууллагыг харьцуулж үзэхэд S4 бүрхүүлийн гадаргуугийн ширхэгийн хэмжээ хамгийн бага, ширхэгүүд нь нягт, жигд, мөхлөгүүд нь харьцангуй энгийн, металл хоорондын нийлмэл нийлмэл тогтоц байхгүй.

2. 2 Бүрээсний бичил хатуулаг
Зураг 2 нь дээжийн гадаргуугийн бичил хатуулагтай харьцуулсан зураг юм. S1, S2, S3, S4 дээжүүдийн Викерсийн хатуулаг нь ойролцоогоор 234.02 HV, 683.87 HV, 663.62 HV, 635.51 HV байна. Зураг 3 нь дээжийн хөндлөн огтлолын бичил хатуулгийн харьцуулалт юм. Зураг 3-аас харахад S2 ба S3 дээжийн бүрээсийн Викерсийн хатуулаг дундаж нь S3 дээжээс 4-1 дахин их байгаа нь S2 ба S3 дээжийн хатуулаг өндөр, бүрээсийн металлургийн талстжилтыг харуулж байна. нөлөө илүү сайн. S4 дээжийн бүрэх гадаргуугийн Викерсийн дундаж хатуулаг нь S2 ба S3 дээжээс арай бага байна. Учир нь FeCoCrNiMn өндөр энтропи хайлшийг хурдан хатууруулах үед торны гажилт бага байх ба FCC болор бүтэц нь бүрээсийн давхаргын аморф хэлбэрээр тунадасжиж, тархдаг бөгөөд энэ нь FeCoCrNiMn өндөр энтропи хайлшийг тодорхой хэмжээгээр тусгаж чаддаг. бүрээс нь сайн хатуулагтай, бага хатуулагтай байдаг.

2.3 Үрэлт ба элэгдлийн шинж чанар
2.3.1 Дундаж үрэлтийн коэффициент
Зураг 4 нь S1, S2, S3, S4 дээжийн дундаж үрэлтийн коэффициентийн муруй юм. Өрөөний температурт S1 дээжийн гадаргуугийн үрэлтийн дундаж коэффициент нь ойролцоогоор 0.53, дундаж үрэлтийн коэффициент эхний 20 минутанд хамгийн их хэлбэлзэж, ойролцоогоор 0.6 болж өсдөг болохыг харж болно; Цаг хугацаа өнгөрөх тусам үрэлтийн дундаж коэффициент тогтвортой байх хандлагатай байдаг. Учир нь дээжийн S1 ба ZrO2 нунтаглах бөмбөлөг хоорондын үрэлтийн эхний үе шатанд элэгдлийн тэмдэг болон нунтаглах бөмбөлөг хооронд маш их элэгдлийн хог хаягдал байдаг бөгөөд энэ нь их хэмжээний зүсэлт үүсгэдэг бөгөөд үрэлтийн коэффициент огцом хэлбэлздэг. S2, S3, S4 дээжийн дундаж үрэлтийн коэффициент нь ойролцоогоор 0.38, 0.32, 0.25 байна. S2 дээж дэх хатуу фазын хэсгүүдийн нарийн төвөгтэй тархалт нь дундаж үрэлтийн коэффициентийн муруйг илүү хүчтэй хэлбэлзэхэд хүргэдэг. S3 ба S4 дээжийн хатуулаг нь ZrO2 нунтаглах бөмбөлөгөөс хамаагүй бага байна. Хатуулаг багатай хайлшин бүрэх материал нь зүсэлтийн бат бөх чанар багатай байдаг бөгөөд энэ нь үрэлтийн үед дундаж үрэлтийн коэффициентийг бууруулахад тусалдаг. S3 ба S4 дээжийн дундаж үрэлтийн коэффициентийн муруй нь үндсэндээ ижил хандлагатай бөгөөд харьцангуй тогтвортой динамик тэнцвэрийг хадгалж байна. Тэдгээрийн дотроос S4 дээжийн дундаж үрэлтийн коэффициент хамгийн бага, ижил хүчний үрэлтийн хүч хамгийн бага, элэгдлийн зэрэг нь хамгийн бага байна. Учир нь дээж S4-ийг хурдан хөргөхөд хольцын фазын тоосонцор багасч, бүрэх гадаргуу нь гөлгөр, согог багатай, ZrO2 нунтаглагч бөмбөлөгтэй харьцах нь илэрхий бөгөөд огцом хэлбэлзэлгүйгээр жигд болдог.

2. 3. 2 Жин хасах хувцас өмс
Дээжийн элэгдлийн жингийн алдагдлыг Зураг 5-д үзүүлэв. S1 дээжийн элэгдлийн алдагдал хамгийн ихдээ 9 мг, S2 ба S3 дээжийн элэгдлийн алдагдал 4 мг ба 5 мг байна. Тэдгээрийн дотроос S4 дээжийн элэгдлийн алдагдал хамгийн бага буюу 2 мг байна. Учир нь FeCoCrNiMn өндөр энтропи хайлшны бүрээс нь нэг FCC фазтай, өндөр уян хатан чанар, сайн хатуулагтай байдаг. 50 Н ачааллын үрэлтийн гаж нөлөөний дор FeCoCrNiMn өндөр энтропи хайлш материал нь их хэмжээний энерги шингээх чадвартай, ядрах хальс үүсгэхэд хялбар биш, элэгдэлд тэсвэртэй.

2.3.3 Хувцасны морфологийн шинжилгээ
Зураг 6-д 120 минутын элэгдлийн дараа ижил туршилтын нөхцөлд ажиглагдсан дөрвөн дээжийн элэгдлийн сорвины морфологийг харуулав. Зураг 6а-аас харахад S1 нь ерөнхий хатуулаг багатай тул хүчтэй хуванцар хэв гажилттай, элэгдлийн сорвигийн хонхор гадаргуу нь барзгар, наалдсан давхарга ихтэй, давхарга үүсдэг. Зураг 6б-аас харахад S2 дээжийн бүрэх гадаргуу нь зууван цэг хэлбэртэй цагаан нэгдлүүдээр жигд бус тархсан бөгөөд энэ нь бүрхүүлийн хатуулгийг нэмэгдүүлж, илт элэгдлийн сорви, нэг чиглэлтэй ховилтой байдаг. S3 дээжийн бүрэх гадаргуугийн хатуулаг нь Зураг 6в-д үзүүлсэн шиг хамгийн өндөр, элэгдлийн сорвины өргөн нарийхан, бүрэх гадаргуу дээрх ховил нь гүехэн байна. Үүний эсрэгээр, Зураг 6d-д S4 дээжийн бүрээсний ховил нь маш жигд бөгөөд энэ нь бүрээсийн давхаргын жигд бүтэц, нарийн ширхэгтэй, элэгдэлд тэсвэртэй; Ховилд илэрхий жигд бус нүхнүүд байгаа бөгөөд энэ нь лазер туяаны өндөр температурт хайлсан төлөвт байгаа өндөр энтропи хайлштай нунтаг хийтэй холилдож, дээжийг хөргөх үед хий ялгарч нүх сүв үүсгэснээс үүдэлтэй байж болно. .

Туршилтын ижил нөхцөлд туршилтын элэгдлийн сорвины өргөн том байх тусам элэгдэлд орох жингийн алдагдал их болно. Зураг 5 дахь янз бүрийн дээжийн жингийн алдагдлыг харьцуулж үзэхэд дээжийн элэгдлийн сорвины хэмжээ хоорондын хамаарал S1> S3> S2> S4 байгааг харж болно. Энэ нь 5-р зурагт үзүүлсэн элэгдлийн жин хасах туршилтын үр дүнтэй нийцэж байна.

Дүгнэлт

1) FeCoCrNiMn өндөр энтропи хайлш бүрэх хамгийн нягт бүтэцтэй, хамгийн жижиг ширхэгтэй байдаг бол Ni60A болон Fe90 хайлшны бүрээсийн бичил бүтцийн ширхэгийн тархалт илүү эмх замбараагүй байдаг. FeCoCrNiMn өндөр энтропи хайлшны бүрээс нь харьцангуй энгийн ширхэгтэй бүтэцтэй бөгөөд нарийн төвөгтэй интерметалл нэгдлүүд үүсдэггүй.

2) Ni60A хайлш, Fe90 хайлш, FeCoCrNiMn өндөр энтропи хайлшны бүрээсийн Викерсийн хатуулаг нь ойролцоогоор 683.87, 663.62 ба 635.51 HV бөгөөд энэ нь субстратын Викерсийн хатуулагаас (234.02 HV) хамаагүй өндөр байна. Fe-CoCrNiMn өндөр энтропи хайлшны бүрээсний хатуулгийн утга нь Ni60A хайлш ба Fe90 хайлшны бүрээсээс арай бага бөгөөд энэ нь элэгдэлд тэсвэртэй байдалд нөлөөлдөггүй.

3) 65Mn ган субстрат, Ni60A хайлш, Fe90 хайлш, Fe-CoCrNiMn өндөр энтропи хайлш бүрээсийн элэгдлийн алдагдал 9, 4, 5, 2 мг байна. FeCoCrNiMn өндөр энтропи хайлшны бүрээсийн элэгдлийн сорви нь хамгийн зөөлөн бөгөөд элэгдэлд орох сорви багатай, материалын алдагдал багатай, элэгдэлд тэсвэртэй байдаг.