यस कार्यमा, CoCrFeNiSi-xTiB2 (x = 2. 5%, 5. 0%, 7. 5%, 10. 0%, द्रव्यमान अंश) उच्च एन्ट्रोपी मिश्र धातु (HEA) कम्पोजिट कोटिंगलाई 40Cr सतहमा लेजरले ढाकिएको थियो। कोटिंगको चरण, माइक्रोस्ट्रक्चर, कठोरता, घर्षण र पहिरन र इलेक्ट्रोकेमिकल जंग गुणहरूको विश्लेषण गरिएको थियो, र HEA कोटिंगमा न्यानो-TiB2 सिरेमिक कणहरूको प्रभावको बारेमा छलफल गरिएको थियो। परिणामहरूले देखाउँछन् कि जब x = 2. 5%, 5. 0%, 7. 5% हुन्छ, कोटिंग चरण दुई-चरण FCC र BCC मिलेर बनेको हुन्छ; जब x = 10. 0% हुन्छ, बोराइड CrB दुई चरणहरूको आधारमा उत्पन्न हुन्छ, र कोटिंग माइक्रोस्ट्रक्चर इक्विएक्स्ड क्रिस्टलबाट विशिष्ट स्तम्भकार डेन्ड्राइटमा परिवर्तन हुन्छ। नानो-TiB2 कणहरूको वृद्धिसँगै कोटिंगको सूक्ष्म कठोरता बढ्छ, र जब x = १० हुन्छ। जब TiB10 को सामग्री ०% हुन्छ, कोटिंगको औसत कठोरता उच्चतममा पुग्छ, जुन HV2 हो, जुन सब्सट्रेटको लगभग २.७२ गुणा हो। यसको कठोरतामा वृद्धि हुनुको मुख्य कारणहरू ठोस घोल सुदृढीकरण र फैलावट सुदृढीकरण हुन्। TiB0 सामग्रीको वृद्धिसँगै, कम्पोजिट कोटिंगको पहिरन हानि उल्लेखनीय रूपमा कम हुन्छ। जब x = १०.०% हुन्छ, पहिरन हानि तौल मात्र ०.१३ मिलीग्राम हुन्छ। सामान्यतया, TiB547.11 सामग्रीको वृद्धिले कम्पोजिट कोटिंगको मुख्य पहिरन संयन्त्रलाई गम्भीर घर्षण पोशाक र अक्सिडेशन पहिरनबाट हल्का घर्षण पोशाक र अक्सिडेशन पहिरनमा परिवर्तन गर्दछ, र पहिरन प्रतिरोध उल्लेखनीय रूपमा सुधार हुन्छ। ३.५% NaCl घोलमा, कम्पोजिट कोटिंगको जंग प्रतिरोध x = ७.५% हुँदा उत्तम हुन्छ। कीवर्डहरू: उच्च एन्ट्रोपी मिश्र धातु (HEA), लेजर क्लैडिंग, न्यानो-सिरेमिक्स, लगाउने प्रतिरोध, जंगली प्रतिरोध

४०Cr मिश्र धातु संरचनात्मक स्टील कोइला खानी मेसिन पिकहरूको लागि सबैभन्दा धेरै प्रयोग हुने स्टीलहरू मध्ये एक हो। यसमा राम्रो व्यापक मेकानिकल गुणहरू, कम तापक्रम प्रभाव कठोरता, कम खाच संवेदनशीलता, र उचित मिश्र धातु तत्व अनुपात छ, त्यसैले यो मेसिनरी निर्माण उद्योगमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। यद्यपि, कठोर कार्य वातावरणको कारण, कोइला सिमहरू काट्दा ४०Cr प्रायः निचोडिन्छ र काटिन्छ, जुन सतहको पहिरन, क्षरण, दाँत विकृति र अन्य दोषहरूको लागि प्रवण हुन्छ, जसले सेवा जीवनलाई गम्भीर रूपमा असर गर्छ। लेजर क्ल्याडिङ टेक्नोलोजी हालका वर्षहरूमा सतह मर्मतको क्षेत्रमा सबैभन्दा धेरै प्रयोग हुने माध्यमहरू मध्ये एक हो। यो प्रविधिले कोटिंग पाउडर र सब्सट्रेट सतहलाई पग्लन र ठोस बनाउन उच्च-ऊर्जा लेजर बीम प्रयोग गर्दछ जसले राम्रो धातुकर्म बन्धन बनाउँछ। एकै समयमा, लेजर क्ल्याडिङमा छिटो चिसो, छिटो ठोसीकरण, सानो ताप-प्रभावित क्षेत्र, र बाक्लो कोटिंग संरचनाको फाइदाहरू पनि छन्। यसले कोटिंग सतहको कठोरता, पहिरन प्रतिरोध र जंग प्रतिरोध सुधार गर्न सक्छ। यसको अद्वितीय फाइदाहरू र विशाल अनुप्रयोग सम्भावनाहरूले यसलाई व्यापक रूपमा चिन्तित बनाउँछ। परम्परागत मिश्र धातुहरू भन्दा फरक, उच्च-एन्ट्रोपी मिश्र धातुहरू (HEAs) पाँच वा बढी तत्वहरू मिलेर बराबर वा लगभग बराबर मोलर अनुपातमा बनेका मिश्र धातुहरू हुन्। परम्परागत मिश्र धातु अवधारणामा, जब धेरै मुख्य तत्वहरू मिलाइन्छ, इन्टरमेटालिक यौगिकहरू सजिलै उत्पादन हुन्छन्, जसले गर्दा सामग्रीको व्यापक कार्यसम्पादनमा उल्लेखनीय कमी आउँछ। HEAs फरक हुन्छन्। तिनीहरूसँग अद्वितीय "चार प्रभावहरू" छन् जसले इन्टरमेटालिक यौगिकहरूको गठनलाई रोक्न सक्छ, जसले गर्दा तिनीहरूमा उच्च शक्ति, उच्च कठोरता, उत्कृष्ट उच्च तापक्रम प्रदर्शन र पहिरन र जंग प्रतिरोध हुन्छ। तिनीहरूको आन्तरिक संरचना सामान्यतया FCC, BCC, र HCP ठोस समाधान चरणहरूमा विभाजित हुन्छ। HEAs ले ठोस समाधान सुदृढीकरण र दोस्रो चरण सुदृढीकरण मार्फत मिश्र धातुहरूको मेकानिकल गुणहरू सुधार गर्दछ। अध्ययनहरूले देखाएको छ कि लेजर क्ल्याडिङ प्रविधिले अन्नलाई परिष्कृत गर्ने प्रभाव पार्छ। त्यसकारण, लेजर क्ल्याडिङद्वारा HEAs तयार गर्नु उत्तम विकल्प हो।

HEA कोटिंग्सको कठोरता र पहिरन प्रतिरोधलाई अझ सुधार गर्न, अनुसन्धानकर्ताहरूले HEAs को कार्यसम्पादनमा विभिन्न सिरेमिक कणहरू (जस्तै TiC, NbC, B4C र TiB2) को प्रभावहरूमा बढी ध्यान दिइरहेका छन्। Shang et al. ले 4L स्टेनलेस स्टीलको सतहमा न्यानो-TiC कण-प्रबलित (Cr-Fe4Co4Ni3)Cr904HEA कोटिंग तयार गरे। TiC थपिएसँगै, कम्पोजिट कोटिंगको कठोरता, पहिरन प्रतिरोध र जंग प्रतिरोध बिस्तारै सुधार भयो। जब 15% (भोल्युम अंश) TiC थपियो, कम्पोजिट कोटिंगको माइक्रोहार्डनेस सब्सट्रेटको भन्दा लगभग दोब्बर थियो। Dong et al. ले अल्ट्रा-हाई-स्पीड लेजर क्ल्याडिङद्वारा 2.1 स्टेनलेस स्टीलको सतहमा Al-CrCoFeNi2-xTiB304HEAs कम्पोजिट कोटिंग तयार गरे। परिणामहरूले देखाए कि TiB2 थप्दा कोटिंगको कठोरता र पहिरन प्रतिरोधमा सुधार भयो, र TiB2 कणहरूको वृद्धिसँगै पहिरन दर घट्यो। Zhao et al. लेजर क्ल्याडिङ टेक्नोलोजीद्वारा तयार पारिएको B4C र SiC सिरेमिक कणहरूले CoCrFeNiTi HEA कोटिंगहरूलाई बलियो बनाए। नतिजाहरूले B4C ले मिश्र धातुको प्रदर्शनमा उत्कृष्ट प्रदर्शन गरेको देखाएको छ। कोटिंगको कठोरता HV0.5666.2 बाट HV0.5886.9 मा बढेको छ। एकै समयमा, कोठाको तापक्रमको पहिरन प्रतिरोध बढाइएको थियो, र घर्षण गुणांक र पहिरन दर उल्लेखनीय रूपमा घटेको थियो। सिरेमिक कणहरू मध्ये, TiB2 कणहरू सामान्यतया प्रयोग हुने कडा चरणहरू मध्ये एक हुन्। तिनीहरूमा उच्च कठोरता, कम थर्मल विस्तार गुणांक, राम्रो थर्मल स्थिरता, र उत्कृष्ट पहिरन र जंग प्रतिरोध छ। यी विशेषताहरूले HEA कोटिंग्सको मेकानिकल गुणहरूलाई राम्रोसँग सुधार गर्न सक्छन्।

CoCrFeNiSi HEA को कार्यसम्पादनमा न्यानो-TiB2 धातु सिरेमिक कणहरूको प्रभावको बारेमा थोरै अध्ययनहरू छन्। त्यसकारण, यस कार्यले लेजर क्ल्याडिङद्वारा ४०Cr स्टीलको सतहमा CoCrFeNiSi-xTiB2 (x = २.५%, ५.०%, ७.५%, १०.०%, द्रव्यमान अंश, तल उही) HEA कम्पोजिट कोटिंग तयार गर्‍यो, र क्ल्याडिङ कोटिंग संरचना र चरणको दृष्टिकोणबाट HEA कोटिंगको माइक्रोहार्डनेस, घर्षण र पहिरन र क्षरण गुणहरूमा न्यानो-TiB2.5 को प्रभावको विश्लेषण गर्‍यो।

२. प्रयोग

सब्सट्रेट १५० मिमी × ६० मिमी × ८ मिमी आकारको ४०Cr स्टील हो। क्ल्याडिङ सामग्रीहरू ४०-७० μm उच्च-शुद्धता Co, Cr, Fe, Ni, Si एकल पाउडर र ६५०-८०० nm TiB40 पाउडर हुन्। CoCrFeNiSiHEA पाउडरहरूमा क्रमशः २.५%, ५.०%, ७.५%, र १०.०% TiB150 धातु सिरेमिक पाउडरहरू थपिन्छन्, र पाउडरहरूलाई KQM-ZB ग्रहीय बल मिलमा ३ घण्टाको लागि मिसाइन्छ। YLS-२००० फाइबर लेजरलाई पूर्व-सेटिङ पाउडरको रूपमा लेजर क्ल्याडिङ गर्न प्रयोग गरिन्छ। क्ल्याडिङ गर्नु अघि, मिश्रित पाउडरहरूलाई बाइन्डर पोलिभिनिल अल्कोहल (२%) सँग समान रूपमा हलचल गरिन्छ र १.४५ मिमी मोटाईको साथ सब्सट्रेटमा पूर्व-सेट गरिन्छ। अनुसन्धान समूहको प्रारम्भिक प्रयोगात्मक अनुसन्धान अनुसार, क्ल्याडिङको लागि इष्टतम प्रक्रिया प्यारामिटरहरू ९०० वाटको लेजर पावर, ४ मिमी·सेकेन्ड-१ को स्क्यानिङ दर, र २.० मिमीको स्पट व्यास, ३०% ओभरल्याप दर हुन्। क्ल्याडिङ तहको गुणस्तर सुनिश्चित गर्न, क्ल्याडिङ प्रक्रियाको क्रममा आर्गनलाई सुरक्षात्मक ग्यासको रूपमा प्रयोग गरिएको थियो।

क्ल्याडिङ प्रक्रिया पछि, नमूनालाई इलेक्ट्रोस्पार्कको साथ तार काटेर प्रशोधन गरिएको थियो, र यसको आकार 8 मिमी × 8 मिमी × 8 मिमी थियो, र ओभरल्याप नमूना आकार 25 मिमी × 8 मिमी × 8 मिमी थियो, र त्यसपछि स्यान्डपेपरले पालिस गरिएको थियो। मिश्र धातु कोटिंगको चरण संरचना D8-एड्भान्स एक्स-रे डिफ्र्याक्टोमिटर द्वारा पत्ता लगाइएको थियो, लक्षित सामग्री तामा लक्ष्य थियो, र स्क्यानिङ दायरा 20-100° थियो। एक्वा रेजिया (केंद्रित हाइड्रोक्लोरिक एसिडको मात्रा अनुपात केन्द्रित नाइट्रिक एसिड 3:1) लाई जंग समाधानको रूपमा चयन गरिएको थियो, र नमूनाको माइक्रोस्ट्रक्चर 4XB इन्भर्टेड मेटालोग्राफिक माइक्रोस्कोप र SUPRA55VP फिल्ड उत्सर्जन इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप द्वारा अवलोकन गरिएको थियो। तत्व वितरणको विश्लेषण गर्न ऊर्जा फैलावट स्पेक्ट्रोमिटर (EDS) प्रयोग गरिएको थियो, र कोटिंगको कठोरता माइक्रोहार्डनेस परीक्षक द्वारा मापन गरिएको थियो। लागू गरिएको लोड 1 000 N थियो, र लोडिङ समय 15 सेकेन्ड थियो। नमूनाको क्रस सेक्सनमा, कोटिंगको माथिबाट सब्सट्रेटको माथिसम्म परीक्षण गरिएको थियो। प्रत्येक नमूना तीन पटक मापन गरिएको थियो र औसत मान लिइएको थियो। M-5000 घर्षण र पहिरन मेसिन प्रयोग गरेर पहिरन परीक्षण गरिएको थियो। ड्राई स्लाइडिङ रेसिप्रोकेटिङ घर्षण चयन गरिएको थियो। ग्राइन्डिङ जोडी Si3N4 प्रयोग गरिएको थियो। सामान्य भार २० N थियो, आवृत्ति २ Hz थियो, पहिरन समय ३० मिनेट थियो, र पारस्परिक दूरी २० मिमी थियो। स्लाइडिङ वेग र कुल स्लाइडिङ दूरी क्रमशः ४ सेमी/सेकेन्ड र ७२ मिटर गणना गरिएको थियो।

2 परिणाम र छलफल

2.1 चरण विश्लेषण

चित्र १ ले CoCrFeNiSi-xTiB1HEA कम्पोजिट कोटिंगको XRD स्पेक्ट्रम देखाउँछ। XRD स्पेक्ट्राले देखाउँछ कि CoCrFeNiSi-xTiB2 (x = 2%, 2.5%, 5.0%) HEA कम्पोजिट कोटिंग BCC चरण र FCC चरण मिलेर बनेको हुन्छ। जब x = 7.5% हुन्छ, कम्पोजिट कोटिंगले मूल दुई चरणहरूको आधारमा इन्टरमेटलिक यौगिक CrB उत्पन्न गर्छ। यो गैर-धातु B तत्व र Cr तत्वको नकारात्मक मिश्रण एन्थाल्पीको कारणले हुन सक्छ। न्यानो-TiB10.0 को वृद्धिसँगै, FCC चरणको सामग्री बिस्तारै घट्छ र BCC चरणको सामग्री बिस्तारै बढ्छ। कारण यो हो कि लेजर क्ल्याडिङमा न्यानो-TiB2 द्वारा विघटित Ti र B तत्वहरूको भागले BCC चरणको गठनलाई बढावा दिन्छ, जुन केही अघिल्ला अध्ययनहरूको नतिजासँग मेल खान्छ [2-23], HEA मा थपिएका Ti र B तत्वहरूले BCC स्थिरीकरणकर्ता र ठोस समाधान वृद्धिकर्ताको भूमिका खेल्न सक्छन् भन्ने संकेत गर्दछ। यसको अतिरिक्त, सबै कम्पोजिट कोटिंग्सको स्पेक्ट्रामा कुनै TiB26 विवर्तन शिखर अवलोकन गरिएको थिएन, जसले न्यानो-TiB2 कणहरू पूर्ण रूपमा विघटित भएको वा तिनीहरूको संख्या XRD पत्ता लगाउने दायरा भन्दा कम रहेको संकेत गर्दछ। चित्र १ को माथिल्लो दायाँ कुनामा स्थानीय विस्तारित छवि अवलोकन गर्दा, यो स्पष्ट रूपमा देख्न सकिन्छ कि BCC चरणको (११०) विवर्तन शिखर ठूलो कोणमा सर्छ, जसले BCC को जाली स्थिरांक घट्ने संकेत गर्दछ। यो लेजर क्ल्याडिङको क्रममा TiB2 कणहरूको विघटनको कारणले हुन सक्छ, जसले गर्दा सानो तत्व त्रिज्या भएका B परमाणुहरू विघटन हुन्छन् र BCC चरण संरचनामा अन्य तत्वहरू प्रतिस्थापन गर्छन्। ब्राग कानून अनुसार, मिश्र धातु कोटिंगको BCC विवर्तनको मुख्य शिखर दायाँतिर सर्छ। XRD स्पेक्ट्रममा द्रुत रूपमा फिट हुन उत्पत्ति प्रयोग गरिएको थियो, र CoCrFeNiSi-xTiB1 HEA कम्पोजिट कोटिंगको ग्रेन साइज (D) सूत्र (110) द्वारा गणना गरिएको थियो, जुन तालिका १ मा देखाइएको छ। CoCrFeNiSi-xTiB2 (x = 2%, 1%, 1%, 2%) HEA कम्पोजिट कोटिंग्सको औसत ग्रेन साइज (D*) क्रमशः १५.८९, १५.३०, १४.९७, १४.१२ nm छ, जसले CoCrFeNiSi HEA कोटिंग्समा न्यानो-TiB2.5 कणहरू थप्दा कोटिंग्सको औसत ग्रेन साइजलाई प्रभावकारी रूपमा घटाउन र कम्पोजिट कोटिंग्सको ग्रेन संरचनालाई परिष्कृत गर्न सकिन्छ भन्ने संकेत गर्दछ। यो किनभने TiB5.0 कणहरू एक सामान्य विषम न्यूक्लिएटिंग एजेन्ट हुन् जसले न्यूक्लिएसन दर बढाउन सक्छ र यसरी कोटिंग ग्रेनहरूलाई परिष्कृत गर्न सक्छ।
चित्रमा सूत्र (१) हेर्नुहोस्, जहाँ: k एक स्थिरांक (०.८९), λ एक्स-रे तरंगदैर्ध्य (०.१५४०५ nm), β विवर्तन शिखर (FWHM) को आधा-उचाइ चौडाइ हो, र θ विवर्तन कोण हो।

२. २ सूक्ष्म संरचना

CoCrFeNiSi-xTiB2 HEA कम्पोजिट कोटिंगको माइक्रोस्ट्रक्चर चित्र २ मा देखाइएको छ। चित्र २ मा चिन्हित क्षेत्रहरूको सम्बन्धित रासायनिक तत्व सामग्री तालिका २ मा सूचीबद्ध गरिएको छ। SEM तस्बिरहरूबाट, यो देख्न सकिन्छ कि CoCrFeNiSi-xTiB2 HEA कम्पोजिट कोटिंगको संरचनाले दुई फरक क्षेत्रहरू प्रस्तुत गर्दछ: गाढा खैरो डेन्ड्राइट (DR) र हल्का खैरो इन्टरडेन्ड्रिटिक (ID) क्षेत्रहरू। DR र ID क्षेत्रहरू लेजर क्ल्याडिङद्वारा तयार पारिएको HEA कोटिंगहरूमा विशिष्ट ठोस समाधान संरचनाहरू हुन्। कोटिंग परीक्षण बिन्दुहरूको EDS विश्लेषणबाट, यो देख्न सकिन्छ कि DR क्षेत्रमा मुख्यतया Fe र Ni तत्वहरू समावेश छन्, जबकि ID क्षेत्रमा मुख्यतया Fe, Cr र Ti तत्वहरू समावेश छन्। त्यसकारण, DR क्षेत्र Fe र Ni मा धनी FCC ठोस समाधान संरचनासँग मेल खान्छ, र ID क्षेत्र Fe र Cr मा धनी BCC ठोस समाधान संरचनासँग मेल खान्छ, जुन अघिल्लो XRD विश्लेषणको नतिजासँग मेल खान्छ। चित्र २ र तालिका २ सँग थप जोड्दा, यो देख्न सकिन्छ कि जब x = २.५% हुन्छ, कोटिंगको माइक्रोस्ट्रक्चर एक समान समतुल्य क्रिस्टल संरचना हुन्छ। जब x = ५.०% हुन्छ, कोटिंग माइक्रोस्ट्रक्चर समतुल्य क्रिस्टलबाट स्तम्भकार डेन्ड्राइट संरचनामा परिवर्तन हुन्छ। जब x = ७.५%, १०.०% हुन्छ, कोटिंग माइक्रोस्ट्रक्चर पूर्ण रूपमा स्तम्भकार डेन्ड्राइटमा परिवर्तन हुन्छ। चित्र ३ ले x = ५.०%, १०.०% हुँदा कम्पोजिट कोटिंगको EDS सतह स्क्यान र तत्व वितरण देखाउँछ। तालिका २ मा रहेको डेटासँग मिलाएर, यो देख्न सकिन्छ कि जब थोरै मात्रामा न्यानो-TiB2 कणहरू थपिन्छन् (x = २.५%), कम्पोजिट कोटिंगले स्पष्ट Si तत्व पृथकीकरण देखाउँछ, र TiB2 सामग्रीको वृद्धिसँगै, Si तत्व पृथकीकरण बिस्तारै कमजोर हुन्छ र अन्ततः एकरूप हुन जान्छ। यो किनभने TiB2 को थपले घुलनशील पदार्थहरूको पुनर्वितरणलाई बढावा दिन्छ, र Ti तत्वमा अन्न सीमामा पृथकीकरण गर्ने बलियो प्रवृत्ति हुन्छ। यो स्थानीय असंगतिले Ti तत्वलाई Si तत्व भन्दा प्राथमिकताका साथ अन्न सीमामा अलग गर्छ, जसले Si तत्वको पृथकीकरणलाई केही हदसम्म रोक्छ। थप रूपमा, जब x = 2%, 2% हुन्छ, B तत्व यसको अपेक्षाकृत सानो सामग्रीको कारणले कम्पोजिट कोटिंगमा अपेक्षाकृत समान रूपमा वितरित हुन्छ। TiB2.5 सामग्रीको वृद्धिसँगै, B तत्व मुख्यतया अन्न सीमामा पृथकीकरणको रूपमा अवस्थित हुन्छ, जसले अन्नको आकारलाई अझ कम गर्छ।

2.3 माइक्रोहार्डनेस

गहिराई दिशामा कम्पोजिट कोटिंगको माइक्रोहार्डनेसको वितरण वक्र चित्र ४ मा देखाइएको छ। कठोरता वक्रलाई तीन क्षेत्रहरूमा विभाजन गरिएको छ: क्ल्याडिङ क्षेत्र, ताप-प्रभावित क्षेत्र र सब्सट्रेट क्षेत्र। चित्रमा प्रत्येक क्षेत्रलाई ठाडो थोप्ला रेखाद्वारा छुट्याइएको छ। लेजर क्ल्याडिङमा द्रुत शीतलन र द्रुत ठोसीकरणको विशेषताहरू भएकोले ताप-प्रभावित क्षेत्रको माइक्रोहार्डनेस अपेक्षाकृत उच्च छ। उच्च तापक्रमको अवस्थाबाट द्रुत शीतलन प्रक्रिया शमन गर्नु बराबर हो, जसले कठोरता सुधार गर्न सक्छ। CoCrFeNiSi-xTiB2 (x = 2.5%, 5.0%, 7.5%, 10.0%) HEA कम्पोजिट कोटिंग र 40Cr सब्सट्रेटको औसत माइक्रोहार्डनेस क्रमशः HV342.98, HV404.13, HV460.51, HV547.11 र HV201.23 छ, अर्थात्, प्रत्येक कम्पोजिट कोटिंगको कठोरता सब्सट्रेटको भन्दा क्रमशः १.७ गुणा, २.० गुणा, २.० गुणा र २.५ गुणा छ। २९ पटक र २.७२ पटक। चित्र ४ बाट स्पष्ट रूपमा देख्न सकिन्छ कि न्यानो-TiB4 कणहरूको सामग्री बढ्दै जाँदा, कम्पोजिट कोटिंगको माइक्रोहार्डनेस बिस्तारै बढ्छ। जब x = २.५%, ५.०% हुन्छ, कोटिंगको सूक्ष्म कठोरता अपेक्षाकृत कम हुन्छ। कारणहरू समावेश हुन सक्छन्: ① थपिएको TiB2 को सामग्री सानो छ, Ti परमाणुहरू ठोस घोलमा विघटन हुने र अन्य परमाणुहरू वा B परमाणुहरू जाली अन्तर्देशीय रिक्तताहरूमा प्रवेश गर्ने सम्भावना सानो छ, जाली विकृति सानो छ, र ठोस घोल सुदृढीकरणको कारण स्पष्ट छैन; ② जब x = 2.5%, 5.0%, FCC चरणको सामग्री BCC चरणको भन्दा ठूलो हुन्छ, FCC चरणको लचकता बढी हुन्छ, तर यसको बल BCC चरणको भन्दा कम हुन्छ। जब x = २.५%, ५.०% हुन्छ, कोटिंगको सूक्ष्म कठोरता अपेक्षाकृत कम हुन्छ। कोटिंगको सूक्ष्म कठोरता अपेक्षाकृत कम छ। जब x = ८.५%, ११.०%, १२.०%, १४.०%, १६.०%, १८.०%, १९.०%, २०.०%, २१.०%, २३.०%, २४.०%, २६.०%, २७.०%, २८.०%, २९.०%, २४.०%, २६.०%, २७.०%, २८ ... जब x = ०% हुन्छ, कम्पोजिट कोटिंगको माइक्रोहार्डनेस अपेक्षाकृत उच्च हुन्छ। यो किनभने न्यानो-TiB2 सामग्रीको वृद्धिसँगै, FCC चरण BCC चरण संरचनामा रूपान्तरण हुन्छ, र कम्पोजिट कोटिंगमा BCC चरण संरचना सामग्री अपेक्षाकृत उच्च हुन्छ; Ti र B तत्वहरूको वृद्धिसँगै, ठूलो त्रिज्या भएका Ti परमाणुहरू ठोस घोलमा घुल्छन् र अन्य परमाणुहरूलाई प्रतिस्थापन गर्छन् र जालीको स्थिति ओगट्छन्, जबकि B परमाणुहरूले जालीमा अन्तर्देशीय रिक्त स्थानहरूलाई अन्तर्देशीय परमाणुहरूको रूपमा ओगट्छन्। दुईको संयुक्त प्रभावले गम्भीर जाली विकृति निम्त्याउँछ, जसले ठोस घोल सुदृढीकरणको डिग्री बढाउँछ। जब x = १०.०% हुन्छ, कम्पोजिट कोटिंगमा इन्टरमेटलिक यौगिक CrB उत्पन्न हुन्छ, जसले गर्दा कोटिंगको फैलावट बलियो हुन्छ। लेजर क्ल्याडिङको समयमा द्रुत ठोसीकरणले घुलनशीलता सुधार गर्न र ठोस घोल सुदृढीकरण प्रभाव बढाउन मद्दत गर्दछ। यसको अतिरिक्त, B तत्वको परिचयले कोटिंगको दानाको आकार नियन्त्रण गर्छ, दानालाई परिष्कृत गर्छ, दानाको सीमाको संख्या बढाउँछ, र दानाको सीमाले विस्थापनको गतिलाई बाधा पुर्‍याउन भूमिका खेल्छ, त्यसैले कोटिंगले उच्च माइक्रोहार्डनेस प्रदर्शन गर्दछ। हल-पेच समीकरण Hg = H0 + kd1/2 अनुसार, कोटिंगको कठोरता अन्नको आकारको विपरीत समानुपातिक हुन्छ।

2.4 घर्षण र पहिरन गुण

२.४.१ घर्षण गुणांक र पहिरनको तौल घटाउने

चित्र ५ ले CoCrFeNiSi-xTiB5 HEA कम्पोजिट कोटिंगको घर्षण गुणांक (COF) वक्र देखाउँछ, जसले दुई फरक चरणहरू देखाउँछ: रनिङ-इन चरण र स्थिर पहिरन चरण। रनिङ-इन चरणमा, घर्षण जोडी Si2N3 सिरेमिक बलले पहिले क्ल्याडिङ तहको सतहलाई सम्पर्क गर्छ। घर्षण र पहिरनको समयमा, क्ल्याडिङ तहको सतहमा पहिरन मलबे उत्पन्न हुनेछ, र बिन्दु सम्पर्क घर्षण हुनेछ, जसको परिणामस्वरूप अस्थिर र उल्लेखनीय रूपमा बढेको घर्षण गुणांक हुनेछ। पहिरन समय बढ्दै जाँदा, घर्षण सम्पर्क क्षेत्र बिस्तारै बढ्छ र सतह सम्पर्क घर्षण बन्छ, जसले घर्षण प्रणाली स्थिर हुन र स्थिर पहिरन चरणमा प्रवेश गर्न प्रवृत्ति बनाउँछ। यस चरणमा, CoCrFeNiSi-xTiB4HEA कम्पोजिट कोटिंगको COF ०.६७ र ०.७२ को बीचमा छ, जसले स्थिर पहिरन चरणमा कम्पोजिट कोटिंगको COF मा न्यानो-TiB2 कणहरूको सामग्रीको थोरै प्रभाव छ भनेर संकेत गर्दछ। अघिल्ला रिपोर्टहरूमा यस्तै घटनाहरू फेला परेका छन्। चित्र ६a ले सब्सट्रेट र कम्पोजिट कोटिंग बीचको औसत घर्षण गुणांक देखाउँछ। कम्पोजिट कोटिंगको COF ४०Cr सब्सट्रेटको भन्दा कम छ भन्ने कुरा पत्ता लगाउन सकिन्छ। चित्र ६b ले सब्सट्रेट र कम्पोजिट कोटिंगको पहिरन घटाउने तौल देखाउँछ। यो देख्न सकिन्छ कि न्यानो-TiB0.67 कणहरू थपिएको कम्पोजिट कोटिंगले सब्सट्रेटको घर्षण र पहिरन गुणहरूमा धेरै सुधार गर्छ। जब x = १०.०% हुन्छ, कम्पोजिट कोटिंगको पहिरन घटाउने तौल सब्सट्रेटको तुलनामा ८८% ले घट्छ।

२.४.२ पहिरनको मात्रा र पहिरन

सब्सट्रेट र कम्पोजिट कोटिंगको पहिरन प्रतिरोधलाई थप अन्वेषण गर्न, नमूनाहरूको पहिरन चिन्हहरूको त्रि-आयामी प्रोफाइल विश्लेषण गरिएको थियो, र चित्र ७ मा देखाइए अनुसार सब्सट्रेट र कोटिंगको थ्रीडी प्रोफाइल नक्सा र पहिरन प्रोफाइल वक्र निकालिएको थियो। सब्सट्रेटको तुलनामा, न्यानो-TiB3 सामग्रीको वृद्धिसँगै कोटिंगको पहिरन चौडाइ र गहिराई फरक-फरक डिग्रीमा घट्यो। 7Cr सब्सट्रेट र CoCrFeNiSi-xTiB2 (x = 40%, 2%, 2.5%, 5.0%) कोटिंगहरूको पहिरन दागहरूको क्रस-सेक्शनल क्षेत्रहरू क्रमशः 7.5 10.0, 5 696.85, 1 250.10, 1 233.45, र 1 μm122.02 थिए, जसले संकेत गर्दछ कि कोटिंगहरूमा पहिरन दागहरूको क्रस-सेक्शनल क्षेत्र TiB770.74 सामग्रीको वृद्धिसँगै बिस्तारै घट्यो, र सम्बन्धित पहिरनको मात्रा घट्दै गयो। कोटिंगको पहिरन दर गणना गर्न सूत्र (२) प्रयोग गर्दै, चित्र ८ ले ४०Cr सब्सट्रेट र CoCrFeNiSi-xTiB2 (x = २.५%, ५.०%, ७.५%, १०.०%) कोटिंगको पहिरन मात्रा र पहिरन दर देखाउँछ। तिनीहरूको पहिरन मात्रा क्रमशः ०.०५६ ९७, ०.०१२ ५०, ०.०१२ ३३, ०.०११ २२, र ०.००७ ७१ mm2 हो, र पहिरन दरहरू क्रमशः ३९.५६१ ५×१०-६, ८.६८१ ३×१०-६, ८.५६५ ६×१०-६, ७.७९१ ८×१०-६, र ५.३५२ ४×१०-६ mm2·N-१·m-१ हुन्। कोटिंगको घर्षण र पहिरन प्रदर्शनको प्रवृत्ति माइक्रोहार्डनेसको प्रवृत्तिसँग मिल्दोजुल्दो छ, जसले उच्च कठोरता सामान्यतया उत्कृष्ट पहिरन प्रतिरोधको साथमा हुन्छ भन्ने संकेत गर्दछ। जब x = १०.०% हुन्छ, कोटिंगमा सबैभन्दा सानो पहिरन गहिराई, पहिरनको मात्रा र पहिरन दर हुन्छ, जसले x = १०.०% हुँदा कोटिंगमा सबैभन्दा राम्रो पहिरन प्रतिरोध छ भनेर संकेत गर्दछ।
चित्रमा सूत्र (२) हेर्नुहोस्, जहाँ: W भनेको पहिरन दर हो, Vloss भनेको पहिरनको मात्रा हो, FN भनेको भार हो, र H भनेको कुल स्लाइडिङ दूरी हो।

२.४.३ पहिरन सतह आकारविज्ञान

नमूनाको पहिरन सतह आकारविज्ञान चित्र ९ मा देखाइएको छ, जसले सब्सट्रेट र कम्पोजिट कोटिंगसँग सम्बन्धित सम्भावित पहिरन प्रक्रियालाई थप देखाउँछ। चित्र ९a ४०Cr सब्सट्रेटको पहिरन दाग आकारविज्ञान हो। सब्सट्रेट सतहमा स्पष्ट प्लास्टिक विकृति देखाइएको छ। स्लाइडिङ दिशामा ठूलो संख्यामा पिलिंग पिटहरू र आसंजन तहहरू अवलोकन गर्न सकिन्छ। उत्पन्न पहिरन मलबे पहिरन सतहमा टाँसिन्छ। एकै समयमा, लोडिङ बलको कार्यको साथ, पहिरन दाग सतहमा एक आसंजन तह बनाइन्छ। सब्सट्रेटको कम माइक्रोहार्डनेसको कारण, घर्षण जोडीको सापेक्षमा स्लाइड गर्दा, लोडिङ बलले स्लाइडिङ दिशामा नमूना सतहमा शियर प्लास्टिक विकृति निम्त्याउँछ। प्लास्टिक विकृतिले सब्सट्रेटको पहिरन दाग मुनि माइक्रोक्र्याकहरू देखा पर्दछ। माइक्रोक्र्याकहरू विस्तार हुन्छन् र भाँचिन्छन्, जसको परिणामस्वरूप सब्सट्रेटको सतहमा पिलिंग पिटहरू र डिलेमिनेशन हुन्छ। एकै समयमा, सब्सट्रेट सतहमा थोरै संख्यामा फरोहरू छन्, जसले सब्सट्रेटले थोरै मात्रामा घर्षण पहिरनको साथमा टाँसिने पहिरनबाट गुज्रिरहेको संकेत गर्दछ।

चित्र ९b-e ले विभिन्न न्यानो-TiB9 सामग्रीहरू भएका कम्पोजिट कोटिंग्सको वेयर स्कार मोर्फोलोजी देखाउँछ। यो देख्न सकिन्छ कि पहिरनको दाग दुई भागमा विभाजित छ: गाढा खैरो क्षेत्र र हल्का खैरो क्षेत्र। चित्र १० ले CoCrFeNiSi-10%TiB10.0 नमूनाको ऊर्जा स्पेक्ट्रम विश्लेषण देखाउँछ (वेयर स्कारको बायाँ छेउमा सुरु हुने स्थिति)। गाढा खैरो क्षेत्रमा Si र O तत्वहरूको वितरण प्रवृत्ति एकरूप छ भन्ने कुरा पत्ता लगाउन सकिन्छ, र गाढा खैरो क्षेत्र Si र O तत्वहरूको संयोजनबाट बनेको अक्साइड हो भन्ने कुरा देख्न सकिन्छ। जब घर्षण जोडीले प्रतिस्पर्धी बनाउँछ, कम्पोजिट कोटिंगको सतहमा अक्साइड वेयर फोहोर निरन्तर उत्पन्न हुन्छ। यी पहिरनका फोहोरहरू पारस्परिक घर्षण दिशामा डिस्चार्ज हुन्छन्, तर केही फोहोरहरू पूर्ण रूपमा डिस्चार्ज गर्न सकिँदैन र फरोहरूमा वा पहिरनका चिन्हहरूको दुबै छेउमा निरन्तर कम्प्याक्ट हुन्छन्, जसले गर्दा कम्पोजिट कोटिंगको सतहमा अक्साइड तह बन्छ। चित्र ९ख र ग मा देखाइएझैं, जब x = २.५% र ५.०% हुन्छ, कोटिंगको सतहमा फराकिलो खाल्डाहरू र ठूलो संख्यामा अक्साइड तहहरू देखा पर्छन्, जसको साथमा थोरै संख्यामा स्प्यालिंग पिटहरू हुन्छन्, र प्लास्टिक विकृतिको फरक डिग्री फेला पार्न सकिन्छ, जसले पहिरन संयन्त्र गम्भीर घर्षण पहिरन र अक्सिडेशन पहिरन हो भनेर संकेत गर्दछ, जसको साथमा टाँसिने पहिरन पनि हुन्छ। जब x = ७ हुन्छ। जब x = ५% हुन्छ, चित्र ९f बाट पत्ता लगाउन सकिन्छ कि कोटिंग सतहमा फरक-फरक गहिराइका खाल्डाहरू छन्, जुन एक सामान्य घर्षण पहिरन घटना हो। गाढा खैरो क्षेत्रमा अक्साइड तहहरूको संख्या पनि उल्लेखनीय रूपमा घटेको छ, जसले अक्सिडेशन पहिरनको डिग्री कमजोर भएको संकेत गर्दछ। साथै, यो पनि अवलोकन गरिएको छ कि घर्षण जोडीको पारस्परिक गतिको कारणले गर्दा, सतहलाई वेल्ड गर्न ठूलो मात्रामा घर्षण ताप उत्पन्न हुन्छ, र बनेको सूक्ष्म-जडानलाई च्यातिन्छ जसले गर्दा फ्ल्याकी आसंजन र पिलिंग पिटहरू उत्पादन हुन्छन्, जसले कोटिंगमा टाँसिने पहिरन पनि हुन्छ भन्ने संकेत गर्दछ। यो ध्यान दिन लायक छ कि घर्षण र पहिरन प्रक्रियाको क्रममा, घर्षण जोडीले अक्साइड तहको केही भाग निचोड्छ, जसले गर्दा अक्साइड तह भाँचिन्छ र ठूलो मात्रामा पहिरन मलबे उत्पादन हुन्छ। कोटिंगको उच्च माइक्रोहार्डनेसको कारण, धेरै मात्रामा पहिरन मलबेले पहिरन सतहको सापेक्षिक चाललाई स्लाइडिङ घर्षणबाट रोलिङ घर्षणमा परिवर्तन गर्छ, जसले गर्दा कोटिंगको घर्षण गुणांक केही हदसम्म घट्छ। चित्र 9e बाट देख्न सकिन्छ कि जब x = 10.0% हुन्छ, अक्साइड तहहरूको संख्या घट्दै जान्छ, कोटिंगको सतह चिल्लो हुन्छ, र उथले र साँघुरो खाडलहरू देखा पर्छन्, जसको साथमा थोरै मात्रामा पिलिंग पिटहरू हुन्छन्, जसले कोटिंगमा थोरै घर्षण र अक्सिडेशन पहिरन छ भनेर संकेत गर्दछ, साथै थोरै मात्रामा टाँसिने पहिरन पनि हुन्छ। चित्र 9e को दायाँ छेउको विस्तारित दृश्यबाट, यो देख्न सकिन्छ कि पहिरन सतहबाट निस्कने पहिरन मलबे आकारमा सानो र संख्यामा सानो छ, त्यसैले पहिरन सतहको सापेक्षिक गति स्लाइडिङ घर्षणमा परिणत हुन्छ, जसले कोटिंगको घर्षण गुणांक बढाउँछ, जुन चित्र 6a मा कोटिंगको औसत घर्षण गुणांकको प्रवृत्तिसँग मेल खान्छ। संक्षेपमा, न्यानो-TiB2 सामग्रीको वृद्धिसँगै, कम्पोजिट कोटिंगको मुख्य पहिरन संयन्त्र गम्भीर घर्षण पहिरन र अक्सिडेशन पहिरनबाट थोरै घर्षण पहिरन र अक्सिडेशन पहिरनमा परिवर्तन हुन्छ, जसले न्यानो-TiB2 थप्दा कम्पोजिट कोटिंगको पहिरन प्रतिरोधमा उल्लेखनीय सुधार हुन्छ भन्ने संकेत गर्दछ।

2.5 इलेक्ट्रोकेमिकल क्षरण

2.5.1 गतिशील सम्भावित ध्रुवीकरण वक्र

चित्र ११ ले ३.५% NaCl घोलमा ४०Cr म्याट्रिक्स र CoCrFeNiSi-xTiB11 (x = २.५%, ५.०%, ७.५%, १०.०%) HEA कम्पोजिट कोटिंगको गतिशील सम्भाव्य ध्रुवीकरण वक्रहरू देखाउँछ। सब्सट्रेट र कम्पोजिट कोटिंगले क्याथोड क्षेत्रमा समान अवस्थाहरू देखाउँछ, जसले न्यानो-TiB40 सिरेमिक कणहरूको सामग्रीमा परिवर्तनले ध्रुवीकरण वक्रको क्याथोड भागमा कुनै प्रभाव पार्दैन भनेर संकेत गर्दछ। एनोड क्षेत्रमा एक विशिष्ट प्यासिभेसन प्लेटफर्म देखा पर्दछ। प्यासिभेसन जोन कर्भको ढलान प्यासिभेसन फिल्मको सुरक्षाको डिग्रीसँग सम्बन्धित छ। जब x = ७.५% हुन्छ, कोटिंग प्यासिभेसन जोन कर्भको ढलान सबैभन्दा ठूलो हुन्छ, र माध्यमिक प्यासिभेसन एकै समयमा हुन्छ, जसले संकेत गर्दछ कि कोटिंगले क्षरण प्रक्रियाको क्रममा एक घना प्यासिभेसन फिल्म उत्पादन गर्दछ, जसले प्यासिभेसन फिल्मको क्षरण प्रतिरोधलाई सुधार गर्दछ।

तालिका ३ मा देखाइए अनुसार, CoCrFeNiSi-xTiB2 (x = 2.5%, 5.0%, 7.5%, 10.0%) HEA कम्पोजिट कोटिंगको स्व-क्षरण क्षमता (Ecorr) र जंग वर्तमान घनत्व (Icorr) Tafeel ध्रुवीकरण वक्र एक्स्ट्रापोलेसन विधि प्रयोग गरेर प्राप्त गरिएको थियो। सामान्यतया, थर्मोडायनामिक प्यारामिटर Ecorr ले सामग्रीको जंग प्रवृत्ति र सम्भावनालाई प्रतिबिम्बित गर्न सक्छ, जबकि गतिज प्यारामिटर Icorr ले सामग्रीको जंग दरलाई चित्रण गर्न सक्छ [3-46]। जब x = 47% हुन्छ, कम्पोजिट कोटिंगको Icorr (7.5×1.252-10 A/cm4) अन्य कोटिंगहरूको भन्दा कम हुन्छ, र Ecorr (-2 V) सबैभन्दा ठूलो हुन्छ, सब्सट्रेट र अन्य कोटिंगहरू भन्दा उच्च हुन्छ, जसले CoCrFeNiSi-0.816%TiB7.5 कोटिंगमा सबैभन्दा राम्रो जंग प्रतिरोध छ भनेर संकेत गर्दछ। अन्य कोटिंगहरूको Icorr र Ecorr तुलना गरेर, यो पत्ता लगाउन सकिन्छ कि CoCrFeNiSi-2%TiB10.0 कोटिंगको जंग प्रतिरोध CoCrFeNiSi-2%TiB2.5 र CoCrFeNiSi-2%TiB5.0 भन्दा राम्रो छ। पछिल्ला दुई मध्ये, CoCrFeNiSi-2%TiB2.5 कोटिंगको Ecorr मान CoCrFeNiSi-2%TiB5.0 भन्दा ठूलो छ, जबकि तिनीहरूको Icorrr मानहरू परिमाणको समान क्रमका छन्, त्यसैले CoCrFeNiSi-2%TiB2.5 कोटिंगको जंग प्रतिरोध थोरै राम्रो छ। यो ध्यान दिन लायक छ कि सबै CoCrFeNiSi-xTiB2 कोटिंगहरूको जंग प्रतिरोध 2Cr भन्दा राम्रो छ, जसले CoCrFeNiSi-xTiB40 कोटिंगहरूले Cl- घुसपैठ प्रतिरोध गर्ने क्षमतामा सुधार गरेको छ र राम्रो जंग प्रतिरोध छ। सब्सट्रेट र प्रत्येक कोटिंगको जंग प्रतिरोधलाई CoCrFeNiSi-2%TiB7.5 > CoCrFeNiSi-2% को रूपमा वर्गीकृत गरिएको छ। 10.0%TiB0>CoCrFeNiSi-2. 2%TiB5>CoCrFeNiSi-2. 5%TiB0>2Cr.

२.५.२ इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिबाधा विश्लेषण

इलेक्ट्रोकेमिकल इम्पेडन्स स्पेक्ट्रोस्कोपी (EIS) जंग कार्यसम्पादन र जंग संयन्त्र अध्ययन गर्नको लागि एक प्रभावकारी उपकरण हो। यसले इलेक्ट्रोड इन्टरफेसको संरचनात्मक संरचना विशेषताहरूलाई यसको गतिज जानकारी र ध्रुवीकरण वक्र तुलना गरेर प्रतिबिम्बित गर्दछ। चित्र १२a र १२b सब्सट्रेटको Nyquist र बोर्ड रेखाचित्र र CoCrFeNiSi-xTiB12 HEAs कम्पोजिट कोटिंग हुन्। चित्र १२a बाट देख्न सकिन्छ, नमूनाको Nyquist वक्र अर्धवृत्ताकार छ, जुन विषम सतहमा चार्ज स्थानान्तरणको कारणले हो। अध्ययनहरूले देखाएको छ कि अर्धवृत्त व्यास जति ठूलो हुन्छ, जंग प्रतिरोध त्यति नै राम्रो हुन्छ। Nyquist रेखाचित्रको अर्धवृत्त व्यास x = 12%, x = 2%, x = 12%, x = 7.5. 10.0%, 2.5Cr हो, जसले TiB5 कणहरूको उपयुक्त मात्राले 0% NaCl घोलमा कोटिंगको जंग प्रतिरोधलाई प्रभावकारी रूपमा सुधार गर्न सक्छ भनेर संकेत गर्दछ। बोड रेखाचित्रमा, प्रतिबाधा मोडुलस Z ले Cl- आक्रमणको डिग्रीलाई संकेत गर्न सक्छ। Z मान जति ठूलो हुन्छ, Cl- आक्रमणको डिग्री त्यति नै कम हुन्छ। चित्र १२ को मध्य-फ्रिक्वेन्सी क्षेत्र (१-१०३ हर्ट्ज) मा, प्रतिबाधा मोडुलसको लोगारिदम र फ्रिक्वेन्सीले -१ भन्दा कम ढलानसँग रेखीय सम्बन्ध देखाउँछ। ०.१ हर्ट्जको निश्चित फ्रिक्वेन्सीमा, Z को मान ध्रुवीकरण प्रतिरोध (RP) को मानको लगभग बराबर हुन्छ। RP जति ठूलो हुन्छ, नमूनालाई क्षरण गर्न त्यति नै गाह्रो हुन्छ [५१]। चित्र १२b मा देखाइएझैं, f = १०-२ हर्ट्जमा, x = ७.५% भएको कोटिंगको Z मान सबैभन्दा ठूलो हुन्छ, जसले कोटिंग सतहमा निष्क्रिय फिल्मको क्षरण प्रतिरोध x = ७.५% हुँदा उच्चतम हुन्छ भनेर संकेत गर्छ। १०४-१०५ हर्ट्जको उच्च आवृत्ति क्षेत्रमा, चरण कोण शून्यको नजिक छ, जसले समाधान प्रतिरोध कम छ भनेर संकेत गर्छ। मध्यम फ्रिक्वेन्सी दायरामा, सबै कोटिंगहरूको चरण कोण ९०° सम्म पुग्दैन, जसले कोटिंगमा "अर्ध-अनुकूलनशील" विशेषता रहेको संकेत गर्छ, जसले कोटिंग सतहमा रहेको निष्क्रिय फिल्म बिस्तारै राम्रो इन्सुलेशन प्रदर्शनको साथ शुद्ध क्यापेसिटन्स तहमा रूपान्तरण हुन्छ भन्ने संकेत गर्छ, जसले कोटिंगमा राम्रो सुरक्षात्मक प्रभाव पार्छ। कोटिंगको क्षरण प्रक्रियाको मूल्याङ्कन गर्न, EIS स्पेक्ट्रमलाई समतुल्य सर्किट प्रयोग गरेर विश्लेषण गरिन्छ। चित्र १२c मा देखाइए अनुसार, Rs समाधान प्रतिरोध हो, Rf जंग उत्पादन फिल्म प्रतिरोध हो, Rct इलेक्ट्रोडको चार्ज स्थानान्तरण प्रतिरोध हो, र प्रणालीको गैर-एकरूपता (सतह खुरदरापन र सतह दोषहरू) को क्षतिपूर्ति गर्न स्थिर चरण तत्व (CPE) प्रयोग गरिन्छ, जुन क्रमशः CPE40 र CPE2 हुन्। तालिका ४ बाट स्पष्ट रूपमा देख्न सकिन्छ कि जब x = ७.५%, Rct र Rf सबैभन्दा ठूलो हुन्छन्, जसले यो पनि देखाउँछ कि x = ७.५% भएको कोटिंगमा सबैभन्दा राम्रो जंग प्रतिरोध हुन्छ। संक्षेपमा, सब्सट्रेट र प्रत्येक कोटिंगमा ३.५% मा राम्रो जंग प्रतिरोध हुन्छ। ५% NaCl घोलमा भएको जंग प्रतिरोधलाई CoCrFeNiSi-७.५% TiB3.5 > CoCrFeNiSi-१०.०% TiB1 > CoCrFeNiSi-२.५% TiB103 > CoCrFeNiSi-५.०% TiB12 > ४०Cr को रूपमा श्रेणीबद्ध गरिएको छ, जुन पोटेन्टियोडायनामिक ध्रुवीकरण कर्भ विश्लेषणको नतिजासँग मेल खान्छ।

२.५.३ क्षरण सतह आकारविज्ञान

चित्र १३ ले ४०Cr सब्सट्रेट र कम्पोजिट कोटिंगको इलेक्ट्रोकेमिकल जंग आकारविज्ञान देखाउँछ। यो स्पष्ट रूपमा देख्न सकिन्छ कि ४०Cr को सतह नराम्रो छ, जंग डिग्री सबैभन्दा गम्भीर छ, र पिटिंग पिटहरू देखा पर्छन्। यो किनभने ४०Cr को सतहमा धेरै Cr तत्वहरू छन्, बनेको प्यासिभेसन फिल्म असमान छ, Cl- ले प्यासिभेसन फिल्मको कमजोर भागलाई छुन्छ, र फिल्म सतह मार्फत घुलनशील क्लोराइडहरू बनाउँछ, जसको परिणामस्वरूप पिटिंग पिटहरू देखा पर्छन्। x = २.५%, ५.०%। जब x = ०.०% र १०.०% हुन्छ, कम्पोजिट कोटिंगको सतह ४०Cr सब्सट्रेटको भन्दा चिल्लो हुन्छ, र दुवै सतहहरूमा फरक डिग्रीको थोरै मात्रामा जंग पिटहरू देखा पर्छन्। जब x = ७.५% हुन्छ, कोटिंग सतह चिल्लो हुन्छ र कुनै पनि जंग पिटहरू देखा पर्दैन, जसले CoCrFeNiSi-७.५%TiB13 कोटिंगमा राम्रो जंग प्रतिरोध छ भन्ने संकेत गर्छ। यो कुरा ध्यान दिन लायक छ कि जब TiB40 सामग्री १०.०% सम्म बढ्छ, कोटिंगको जंग प्रतिरोध घट्छ। यो किनभने TiB40 को अत्यधिक थपले कोटिंगमा थप B तत्वहरू निम्त्याउँछ। चित्र १ मा XRD विश्लेषणबाट, यो देख्न सकिन्छ कि x = १०.०% को साथ कोटिंगमा इन्टरमेटलिक यौगिक CrB उत्पन्न हुन्छ, जसले निष्क्रियता फिल्मको गैर-एकरूपता बढाउँछ र NaCl घोलमा निष्क्रियता फिल्मको जंग प्रतिरोध कम गर्छ; इन्टरमेटलिक यौगिक CrB ले कोटिंगमा माइक्रोब्याट्री बनाउनेछ, जसले ग्याल्भेनिक जंग निम्त्याउँछ। त्यसकारण, x = १०.०% भएको कोटिंगको जंग प्रतिरोध x = ७.५% भएको कोटिंगको भन्दा राम्रो हुन्छ। ५% कोटिंग कम हुन्छ।

3 निष्कर्ष

(१) CoCrFeNiSi HEA कोटिंगमा न्यानो-TiB1 कणहरू थप्नाले कोटिंगको औसत दाना आकारलाई प्रभावकारी रूपमा घटाउन र कम्पोजिट कोटिंगको दाना संरचनालाई परिष्कृत गर्न सकिन्छ। CoCrFeNiSi-xTiB2 HEA कोटिंगको चरण संरचना FCC चरण, BCC चरण र CrB बोराइड हो। Ti र B परमाणुहरू ठोस घोलमा विघटन हुन्छन्, र दुईको संयुक्त कार्यले गम्भीर जाली विकृति निम्त्याउँछ। माइक्रोस्ट्रक्चरबाट, यो देख्न सकिन्छ कि TiB2 सामग्रीको वृद्धिसँगै, कोटिंग संरचना समतुल्य क्रिस्टलबाट स्तम्भ डेन्ड्राइटहरूमा संक्रमण हुन्छ। एकै समयमा, TiB2 को थपले अन्न सीमाहरूमा Si तत्वहरूको पृथकीकरणलाई रोक्छ।

(२) कोटिंगको माइक्रोहार्डनेस TiB2 सामग्रीसँग सकारात्मक रूपमा सम्बन्धित छ। जब x = १०.०% हुन्छ, कोटिंगको औसत माइक्रोहार्डनेस HV2.११ को अधिकतम मानमा पुग्छ, जुन लगभग २.७२ गुणा हो। माइक्रोहार्डनेसको सुधार ठोस घोल सुदृढीकरण, फैलावट सुदृढीकरण र राम्रो दाना सुदृढीकरणको संयुक्त प्रभावको परिणाम हो। कोटिंगको पहिरन प्रतिरोध TiB10 सामग्रीको वृद्धिसँगै बढ्छ। जब x = १०.०% हुन्छ, पहिरन घटाउने तौल सबैभन्दा सानो हुन्छ, ०.१३ मिलीग्राम पुग्छ, जुन सब्सट्रेटको भन्दा ८८% कम हुन्छ। कोटिंगको पहिरन दर पनि TiB0 को वृद्धिसँगै घट्छ। TiB547 को वृद्धिले कोटिंगको मुख्य पहिरन संयन्त्रलाई गम्भीर घर्षण पहिरन र अक्सिडेशन पहिरनबाट हल्का घर्षण पहिरन र अक्सिडेशन पहिरनमा परिवर्तन गर्दछ।

(३) ध्रुवीकरण वक्र र EIS फिटिंग परिणामहरू अनुसार, TiB3 कण सामग्रीको वृद्धिले कोटिंगको जंग प्रतिरोधलाई प्रभावकारी रूपमा सुधार गर्न सक्छ। कोटिंगको जंग प्रतिरोधको सुधार मुख्यतया जंग प्रक्रियाको क्रममा कोटिंगको माध्यमिक निष्क्रियताको कारणले हो, जसले एक घना निष्क्रिय फिल्म उत्पादन गर्दछ र Cl- आक्रमणको प्रतिरोध गर्ने क्षमतामा सुधार गर्दछ। ती मध्ये, CoCrFeNiSi-2% TiB7.5 कोटिंगमा सबैभन्दा राम्रो जंग प्रतिरोध छ।