У циљу истраживања утицаја ВЦ честица на микроструктуру и својства облоге за облагање, ФеЦоЦрНиМн-кВЦ висока ентропија облоге од легура припремљени су на површини челика НМ450 употребом ласерске снаге од 1 200 В и брзине скенирања од 6 мм/с. Фаза, микроструктура, механичка својства и отпорност премаза на хабање испитивани су рендгенским дифрактометром (КСРД), скенирајућим електронским микроскопом (СЕМ), Викерсовим тестером микротврдоће и тестером трења и хабања. Резултати показују да када се ВЦ честице додају у слој легуре високе ентропије ФеЦоЦрНиМн, микроструктура композитног премаза од легуре високе ентропије је углавном ФЦЦ и БЦЦ фазе, које садрже малу количину ВЦ, В2Ц и Цр7Ц3 фаза, а микроструктура је ступаста. кристална и ћелијска кристална структура. Композитни премаз са 10% ВЦ има најбоље свеобухватне перформансе, са микротврдоћом која достиже максималну вредност од 484.5 ХВ0.3; коефицијент трења је 0.58, а губитак на хабање и стопа хабања су најнижи на 0.011 4 г и 0.857×10-5 г/(Н·м), респективно. Начин хабања композитног премаза је углавном абразивно и оксидативно хабање, праћено хабањем лепка.

Легуре високе ентропије постале су фокус истраживања нових материјала због својих предности високе чврстоће, високе тврдоће, отпорности на хабање, отпорности на корозију и отпорности на високе температуре. Значајна карактеристика легура високе ентропије је разноликост њихових елемената. За разлику од традиционалних легура, које обично имају само један или два главна метална елемента, легуре високе ентропије имају велики број саставних елемената, а атомски удео сваког елемента је висок, обично 5% ~ 35%. Иако легуре високе ентропије садрже више металних елемената, оне могу формирати једноставну фазу чврстог раствора и имати боље перформансе од традиционалних легура. Легуре високе ентропије имају многа одлична својства, као што су висока чврстоћа, висока тврдоћа, добра отпорност на хабање, отпорност на високе температуре и одлична отпорност на корозију и оксидацију. Ове карактеристике чине да легуре високе ентропије имају широку примену у ваздухопловству, аутомобилској индустрији, петрохемији, електроенергетици, биомедицини и другим областима. Ласерским облагањем припремају се превлаке од легуре високе ентропије које су добро везане за подлогу, а предности оба су комбиноване како би се унапредила даља примена легура високе ентропије у индустријској производњи. На пример, у области ваздухопловства, легуре високе ентропије могу се користити за производњу високотемпературних компоненти и компоненти отпорних на корозију; у области петрохемије могу се користити за производњу цеви и опреме отпорне на корозију; у области машина за рударство угља могу се користити за производњу делова са премазима високе чврстоће отпорним на хабање.

Технологија ласерског облагања може постићи локално брзо загревање и топљење, смањујући отпад сировина и поједностављујући ток процеса; Технологија ласерског облагања има карактеристике брзог хлађења, чинећи припремљену зрнасту структуру премаза фином и равномерно распоређеном, што помаже да се побољша густина и перформансе премаза, као што су тврдоћа, отпорност на хабање, отпорност на корозију итд.; током процеса ласерског облагања формира се металуршка веза између премаза и подлоге, што значајно побољшава чврстоћу везе између премаза и подлоге, помаже да се продужи век трајања премаза и смањи појава осипања и пуцања премаза; Технологија ласерског облагања може поправити и модификовати површину неисправних делова, што помаже да се смањи губитак ресурса и загађење животне средине и постигне одрживи развој.

Последњих година, јачање композитног премаза легура високе ентропије додавањем тврдих честица постало је врућа тема истраживања. Уобичајене тврде честице укључују ВЦ, ТиЦ и СиЦ. Међу њима, ВЦ има предности високе тврдоће, добре термичке стабилности и доброг влажења металима. Честице ВЦ-а могу ефикасно повећати снагу, тврдоћу и отпорност на хабање композитних премаза од легуре високе ентропије. У овом раду, технологија ласерске облоге је коришћена за проучавање легуре високе ентропије ФеЦоЦрНиМн. Проучава се утицај додавања различитих садржаја ВЦ на фазни састав, микроструктуру, микротврдоћу и отпорност на хабање превлаке од високоентропијске легуре. Подешавањем количине доданог ВЦ-а добија се композитни премаз од високоентропијске легуре ФеЦоЦрНиМн-кВЦ са добрим перформансама, који се наноси за припрему премаза отпорног на хабање на површини средњег корита стругачког транспортера рудника угља.

1 Експериментални материјали и методе
(1) Испитна подлога Испитна подлога је био НМ450 челик. Да би се осигурало да површина узорка није нечистоћа, површина узорка је прво полирана брусним папиром, затим ултразвучно очишћена и на крају осушена пре тестирања.
(2) Прашкасти материјал Тест је изабрао ФеЦоЦрНиМн прах легуре високе ентропије као материјал супстрата за облагање. Хемијски састав је приказан у табели 1. Величина честица праха је 45~105 μм. ВЦ керамика је одабрана као честице фазе ојачања. У тесту облагања, коришћен је двоканални довод праха за подешавање количине додавања ВЦ керамике у реалном времену како би се обезбедио несметан напредак теста. ФеЦоЦрНиМн-кВЦ легуре са ВЦ масеним уделом од 0, 5%, 10%, 15% и 20% пројектоване су према одабраним праховима. Састав је приказан у табели 2.
(3) Припрема премаза ласерска облога Параметри процеса који су коришћени у експерименту су: снага ласера ​​од 1 200 В, дефокус од 15 мм, брзина скенирања 6 мм/с, 99.99% заштита од аргона током процеса облагања и брзина протока аргона од 15 Л/мин. Експеримент је осмишљен тако да има 5 група узорака, а 5 група узорака се тестирају одвојено. Дебљина премаза сваке групе узорака је 1 мм.
(4) Карактеризација превлаке Након што је облагање завршено, узорак за испитивање се сече окомито на смер облоге помоћу сечења жице. Након сечења, површина узорка се лагано полира како би се уклониле мрље од уља које су остале током сечења, а нечистоће на површини узорка се ултразвучно чисте у ултразвучној машини како би узорак био потпуно чист и елиминисао сметње у наредним тестовима. Макроскопска морфологија превлаке је посматрана коришћењем стерео микроскопа РИ-7045. Узорак је кородиран са акуа региа (моларни однос ХЦл према ХНО3 био је 3:1) током 10-20 с. Микроструктура превлаке је посматрана коришћењем ЈСМ-5610ЛМ скенирајућег електронског микроскопа (СЕМ). Фаза облагања је анализирана коришћењем Д/мак2500 рендгенског дифрактометра (КСРД). Угао скенирања је био 20°-100°, корак скенирања је био 0.05°, а брзина скенирања 4°/мин. Тврдоћа узорка је тестирана помоћу визуелног микроскопског Вицкерс тестера тврдоће ПЦХВТ-1000З. Оптерећење је било 300 г, а време држања 10 с.

Карактеристике трења и хабања превлаке су мерене помоћу ГХТ-1000ЕМ тестера трења и хабања. Узорци трења и хабања су унапред брушени и полирани све док није било очигледних огреботина. Материјал пара трења је каљен и каљен ГЦр15 челик. Оптерећење је било фиксирано на 300 г, време испитивања је било 1 800 с, брзина мотора је била 450 о/мин, пречник трења је био φ6 мм, а фреквенција мотора је била 17.8 Хз. Након испитивања, тродимензионална морфологија трагова хабања на површини узорка је посматрана помоћу стерео микроскопа.
Премаз се карактерише односом количине хабања и рада који врши оптерећење, ω = М/ФС (1)
где је М количина хабања, г; Ф је испитно оптерећење, Н; С је укупна удаљеност трења, С = 169 646 мм.

2 Експериментални резултати и анализа
(1) Макроморфологија обложног премаза
Макроморфологија површине обложног премаза приказана је на слици 1. Морфологија површине облоге је добро обликована и површина је равна. Нису пронађени недостаци као што су пукотине и рупе. Са повећањем садржаја ВЦ-а долази до лепљења праха и агломерације на површини. Анализа показује да са повећањем садржаја ВЦ-а опада флуидност праха и опада температура површинске облоге. Други део је узрокован прскањем растопљеног базена.
(2) Фазна анализа облоге премаза
КСРД спектар облоге је приказан на слици 2. Као што је приказано на слици 2, композитни премаз ФеЦоЦрНиМн-кВЦ се углавном састоји од ФЦЦ фазе и БЦЦ фазне структуре. Јасно се може видети да са повећањем додавања ВЦ, дифракциони пик ФЦЦ фазе расте, а дифракциони пик БЦЦ фазе опада. Када ВЦ додатак достигне 10% ВЦ, дифракциони врх БЦЦ фазе скоро потпуно нестаје. Честице ВЦ-а могу да се таложе из матрице премаза као талог. Ове исталожене ВЦ честице ће формирати додатне фазе ојачања у премазу, побољшавајући тврдоћу и отпорност премаза на хабање. Јачање падавина ће променити састав и дистрибуцију фазне структуре премаза, чиме ће утицати на укупне перформансе премаза. Повећањем ВЦ-а ће се променити микроструктура и фазни састав зоне захваћене топлотом, јер ће висока тачка топљења и термичка стабилност ВЦ-а утицати на формирање и еволуцију топлотно захваћене зоне. Ова промена у зони утицаја топлоте ће даље утицати на формирање и перформансе фазне структуре премаза. Друго, ВЦ честице ће се растворити у решетки матрице премаза и формирати чврсти раствор, чиме се побољшавају тврдоћа и чврстоћа матрице.
(3) Анализа микроструктуре облоге
Микроструктура омотача приказана је на слици 3. Као што је приказано на слици 3 (а), када се не додају ВЦ честице, премаз су углавном равноосовити кристали, дужине кристала у свим правцима су приближно једнаке, а размак између кристала је мала; као што је приказано на сликама 3 (б) и 3 (ц), када се додају 5% ВЦ и 10% ВЦ, мала количина неотопљених ВЦ честица почиње да се појављује у кристалима композитног премаза. Када равноосни кристали постану финији, они се трансформишу у колонасте дендрите, а зрна микроструктуре постају финија. Након додавања 10% ВЦ-а, композитни премаз је значајно рафиниран; као што је приказано на сликама 3 (д) и 3 (е), када се дода 15% ВЦ и 20% ВЦ, ступасти кристали композитног премаза се смањују, а микроструктура је углавном ћелијски кристали. Ово показује да повећање броја ВЦ честица погодује пречишћавању структуре легуре, а интеракција између ВЦ честица и матрице ће такође промовисати јачање финих зрна.
(4) Анализа тврдоће обложног премаза Микротврдоћа попречног пресека обложног премаза приказана је на слици 4. Тврдоћа композитног премаза ФеЦоЦрНиМн-кВЦ је значајно побољшана након додавања ВЦ честица. Када се ВЦ честице не додају, просечна микротврдоћа премаза је 393.8 ХВ0.3; када је ВЦ садржај 5%, 10%, 15% и 20%, просечна микротврдоћа композитног премаза је 431.9 ХВ0.3, 484.5 ХВ0.3, 450.6 ХВ0.3 и 430.1 ХВ0.3. То је зато што висока тврдоћа самог ВЦ-а може ефикасно побољшати тврдоћу композитног премаза од легуре високе ентропије. Друго, током облагања, неке ВЦ честице ће генерисати Ц елементе услед пуцања на високој температури, а карбиди (Фе3Ц, Цр7Ц3, В2Ц) који стварају Ц елементи и Фе, Цр, В и други елементи такође доприносе побољшању микротврдоће материјала. премазивање.
(5) Триболошка анализа обложног премаза Крива коефицијент трења-време је приказана на слици 5. Када ВЦ није додат премазу облоге, средњи коефицијент трења композитног премаза је 0.69; када се додају ВЦ честице са масеним уделом од 5%, коефицијент трења композитног премаза је 0.72; када се додају ВЦ честице са масеним уделом од 10%, просечни коефицијент трења композитног премаза је најмањи, који износи 0.58; када се додају ВЦ честице са масеним уделом од 15%, просечни коефицијент трења композитног премаза је 0.86; када се додају ВЦ честице са масеним уделом од 20%, просечни коефицијент трења композитног премаза је 0.59.

Када се ВЦ дода премазу, може значајно повећати тврдоћу премаза. Када је подвргнут спољашњем хабању, премаз високе тврдоће може ефикасније да се одупре резању и гребању честица хабања, чиме се побољшава отпорност на хабање. Додавање ВЦ-а такође може побољшати величину зрна премаза, чиме се побољшава чврстоћа и тврдоћа премаза. Рафинисана зрна могу повећати отпорност на клизање дислокација и побољшати отпорност премаза на хабање. Са повећањем садржаја ВЦ-а, коефицијент трења има тенденцију раста. То је зато што превише ВЦ честица може ослабити силу везивања између премаза и подлоге. Када је подвргнут спољашњем хабању, већа је вероватноћа да ће се премаз одлепити од подлоге, чиме се смањује отпорност на хабање.
Стопа хабања сваког слоја облоге се израчунава према формули (1), а графикон количине и стопе хабања композитних премаза ФеЦоЦрНиМн-кВЦ са различитим садржајем ВЦ-а је нацртан, као што је приказано на слици 6. Стопа хабања ФеЦоЦрНиМн облога без ВЦ честица је 1.308×10-5 г/(Н·м), стопа хабања 5% ВЦ композитног премаза је 1.278×10-5 г/(Н·м), стопа хабања од 10% ВЦ композитни премаз је 0.857×10-5 г/(Н·м), стопа хабања композитног премаза од 15% ВЦ је 0.917×10-5 г/(Н·м), а стопа хабања 20% ВЦ композитног премаза композитни премаз је 0.910×10-5 г/(Н·м). Међу њима, количина хабања и стопа хабања композитног премаза од 10% ВЦ су најнижи, а отпорност на хабање је најбоља.
Микроморфологија ожиљка хабања премаза након теста трења и хабања приказана је на слици 7. Слика 7 (а) показује да без додавања ВЦ-а, морфологија ожиљака хабања композитног премаза показује јаку адхезију, површински адхезивни материјал је очигледан и углавном адхезија, а главни начин хабања је хабање лепка; Слика 7 (б) приказује морфологију ожиљака хабања 5% ВЦ композитног премаза. Додатак ВЦ-а у траговима има очигледан ефекат смањења хабања композитног премаза, смањујући љуштење премаза, а у зони хабања постоје очигледни оксиди метала и орања; Слика 7 (ц) приказује морфологију хабања композитног премаза од 10% ВЦ, код којег је орање смањено, а љуштење повећано; На слици 7 (д) приказана је морфологија хабања композитног премаза од 15% ВЦ, у коме је видљиво љуштење и фрикционо орање, а оксид метала на површини композитног премаза се повећава; Слика 7 (е) приказује морфологију ожиљака хабања композитног премаза од 20% ВЦ. Када се дода више ВЦ честица, феномен раслојавања и осипања у подручју хабања премаза се значајно смањује, а смањује се и запремина удубљења. Цр може да формира карбиде као што су Цр7Ц3 и Фе3Ц са елементима као што су Фе и Ц, и формира Цр2О3 са чврстим подмазивањем са О. ВЦ ће формирати чврсти раствор В2Ц након разлагања, што побољшава отпорност на хабање слоја облоге. Укратко, у комбинацији са триболошком теоријском анализом, облик хабања композитног премаза је углавном абразивно и оксидативно трошење, праћено хабањем адхезива.

КСНУМКС Апплицатион
Резултати овог рада коришћени су у производњи површинског премаза средњег жлеба стругачког транспортера типа СГЗ800/1710 за транспорт рудника угља компаније Кси'ан Хеави Екуипмент Пубаи Цоал Мине Мацхинери Цо., Лтд. и премаза дебљина достигла 3 мм. Након индустријског испитивања од 240 дана у руднику угља, дебљина средњег жлеба је била 3~5 мм, док је дебљина хабајуће плоче НМ450 била 5~10 мм, а њена отпорност на хабање је знатно побољшана.

КСНУМКС Закључак
(1) Додатак ВЦ честица значајно је променио микроструктуру премаза. Микроструктура облоге ФеЦоЦрНиМн-кВЦ углавном се састоји од кристала са једнаком осовином и колонастих дендрита. Са повећањем садржаја ВЦ-а, повећавају се и ВЦ честице и БЦЦ фазе, а микроструктура премаза је значајно рафинисана. Микроструктура је углавном ФЦЦ фаза и БЦЦ фаза и садржи малу количину ВЦ, В2Ц и Цр7Ц3 фазе.
(2) Количина додатих ВЦ честица има значајан утицај на механичка својства премаза. Са повећањем садржаја ВЦ-а, микротврдоћа слоја облоге значајно се повећава. Просечна микротврдоћа 10% ВЦ облоге је највећа, са максималном вредношћу од 484.5 ХВ0.3.
(3) Губитак хабања и стопа хабања 10% ВЦ облоге су најнижи и износе 0.011 4 г и 0.857×10-5 г/(Н·м) респективно. Отпорност на хабање је најбоља. Начини хабања су углавном абразивно и оксидативно хабање, праћено хабањем лепком.