WC zarralarining mikro tuzilishi va xususiyatlariga ta'sirini o'rganish uchun qoplamali qoplamalar, FeCoCrNiMn-xWC yuqori entropiya qotishma qoplamali qoplamalar 450 Vt lazer quvvati va 1 mm/s skanerlash tezligi yordamida NM200 po'latining yuzasida tayyorlangan. Qoplamlarning fazasi, mikro tuzilishi, mexanik xususiyatlari va aşınmaya bardoshliligi rentgen nurlari difraktometri (XRD), skanerlash elektron mikroskopi (SEM), Vickers mikroqattiqlik o'lchagichi va ishqalanish va aşınma sinov qurilmasi bilan o'rganildi. Natijalar shuni ko'rsatadiki, WC zarralari FeCoCrNiMn yuqori entropiyali qotishma qoplamasiga qo'shilsa, yuqori entropiyali qotishma kompozit qoplamaning mikro tuzilishi asosan FCC va BCC fazalari bo'lib, oz miqdorda WC, W6C va Cr2C7 fazalarini o'z ichiga oladi va mikro tuzilma ustunli bo'ladi. kristall va uyali kristall tuzilishi. 3% WC bilan kompozit qoplama eng yaxshi keng qamrovli ko'rsatkichga ega, mikroqattiqlik maksimal qiymati 10 HV484.5 ga etadi; ishqalanish koeffitsienti 0.3, aşınma yo'qotish va eskirish darajasi mos ravishda 0.58 0.011 g va 4 × 0.857-10 g / (N · m) da eng past bo'ladi. Kompozit qoplamaning aşınma rejimi asosan abraziv aşınma va oksidlovchi aşınma bo'lib, yopishqoq aşınma bilan birga keladi.

Yuqori entropiyali qotishmalar yuqori quvvat, yuqori qattiqlik, aşınma qarshilik, korroziyaga chidamlilik va yuqori haroratga chidamlilik afzalliklari tufayli yangi materiallarning tadqiqot markaziga aylandi. Yuqori entropiyali qotishmalarning diqqatga sazovor xususiyati ularning elementlarining xilma-xilligidir. Odatda faqat bitta yoki ikkita asosiy metall elementga ega bo'lgan an'anaviy qotishmalardan farqli o'laroq, yuqori entropiyali qotishmalar ko'p sonli tarkibiy elementlarga ega va har bir elementning atom nisbati yuqori nisbatda, odatda 5% ~ 35% ni tashkil qiladi. Yuqori entropiyali qotishmalarda bir nechta metall elementlar mavjud bo'lsa-da, ular oddiy qattiq eritma fazasini hosil qilishi va an'anaviy qotishmalarga qaraganda yaxshiroq ishlashi mumkin. Yuqori entropiyali qotishmalar yuqori quvvat, yuqori qattiqlik, yaxshi aşınma qarshilik, yuqori harorat qarshiligi va mukammal korroziya va oksidlanish qarshiligi kabi ko'plab ajoyib xususiyatlarga ega. Bu xususiyatlar yuqori entropiyali qotishmalarni aerokosmik, avtomobil, neft-kimyo, elektroenergetika, biotibbiyot va boshqa sohalarda keng qo'llash istiqbollariga ega. Lazer qoplamasi yordamida substratga yaxshi bog'langan yuqori entropiyali qotishma qoplamalar tayyorlanadi va ikkalasining afzalliklari sanoat ishlab chiqarishida yuqori entropiyali qotishmalarning keyingi qo'llanilishini rag'batlantirish uchun birlashtiriladi. Masalan, aerokosmik sohada yuqori entropiyali qotishmalar yuqori haroratli komponentlar va korroziyaga chidamli komponentlarni ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin; neft-kimyo sohasida ular korroziyaga chidamli quvurlar va uskunalar ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin; ko'mir qazib olish mashinalari sohasida ular yuqori mustahkamlikdagi aşınmaya bardoshli qoplamali qismlarni ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin.

Lazerli qoplama texnologiyasi mahalliy tez isitish va eritishga erishish, xom ashyo chiqindilarini kamaytirish va jarayon oqimini soddalashtirish; lazer qoplama texnologiyasi tez sovutish xususiyatlariga ega bo'lib, tayyorlangan qoplama don tuzilishini nozik va teng taqsimlanadi, bu qattiqlik, aşınma qarshilik, korroziyaga chidamlilik va boshqalar kabi qoplamaning zichligi va ish faoliyatini yaxshilashga yordam beradi; lazer qoplamasi jarayonida qoplama va taglik o'rtasida metallurgiya aloqasi hosil bo'ladi, bu qoplama va substrat o'rtasidagi bog'lanish kuchini sezilarli darajada yaxshilaydi, qoplamaning xizmat qilish muddatini uzaytirishga va qoplamaning to'kilishi va yorilish fenomenini kamaytirishga yordam beradi; lazer qoplama texnologiyasi resurs chiqindilari va atrof-muhit ifloslanishini kamaytirishga va barqaror rivojlanishga erishishga yordam beradigan muvaffaqiyatsiz qismlarning sirtini ta'mirlashi va o'zgartirishi mumkin.

So'nggi yillarda qattiq zarrachalarni qo'shish orqali yuqori entropiyali qotishmalarning kompozit qoplamasini mustahkamlash tadqiqotning dolzarb mavzusiga aylandi. Umumiy qattiq zarralarga WC, TiC va SiC kiradi. Ular orasida WC yuqori qattiqlik, yaxshi termal barqarorlik va metallar bilan yaxshi namlashning afzalliklariga ega. WC zarralari yuqori entropiyali qotishma kompozit qoplamalarning mustahkamligi, qattiqligi va aşınma qarshiligini samarali ravishda oshirishi mumkin. Ushbu maqolada lazerli qoplama texnologiyasi FeCoCrNiMn yuqori entropiyali qotishmasini o'rganish uchun ishlatiladi. Yuqori entropiyali qotishma qoplamaning fazaviy tarkibiga, mikro tuzilishiga, mikroqattiqligiga va aşınmaya bardoshliligiga turli xil tarkiblarni qo'shishning ta'siri o'rganiladi. Qo'shilgan WC miqdorini sozlash orqali yaxshi ishlashga ega FeCoCrNiMn-xWC yuqori entropiyali qotishma kompozit qoplama tayyorlanadi va u ko'mir shaxtasi qirg'ich konveyerining o'rta chuqurligi yuzasida aşınmaya bardoshli qoplama tayyorlash uchun qo'llaniladi.

1 Eksperimental materiallar va usullar
(1) Sinov substrati Sinov substrati NM450 po'latdir. Namuna yuzasida aralashmalar yo'qligiga ishonch hosil qilish uchun namuna yuzasi avval zımpara bilan silliqlangan, keyin ultratovush bilan tozalangan va sinovdan oldin quritilgan.
(2) Chang materiali Sinov qoplamali substrat materiali sifatida FeCoCrNiMn yuqori entropiyali qotishma kukunini tanladi. Kimyoviy tarkibi 1-jadvalda ko'rsatilgan. Kukun zarrachalarining o'lchami 45 ~ 105 mkm. WC keramikasi mustahkamlovchi faza zarralari sifatida tanlangan. Qoplama sinovida testning silliq o'tishini ta'minlash uchun real vaqt rejimida WC keramika qo'shimcha miqdorini sozlash uchun ikki kanalli kukunli oziqlantiruvchi ishlatilgan. WC massa ulushlari 0, 5%, 10%, 15% va 20% bo'lgan FeCoCrNiMn-xWC qotishmalari tanlangan kukunlarga muvofiq ishlab chiqilgan. Tarkibi 2-jadvalda keltirilgan.
(3) Qoplama tayyorlash The lazer qoplamasi Tajribada ishlatiladigan jarayon parametrlari: lazer quvvati 1 Vt, defokus 200 mm, skanerlash tezligi 15 mm/s, qoplama jarayonida argondan himoyalanish 6% va argon oqimi tezligi 99.99 L/min. Tajriba 15 guruh namunalarga ega bo'lishi uchun mo'ljallangan va 5 guruh namunalari alohida sinovdan o'tkaziladi. Har bir namunalar guruhining qoplama qalinligi 5 mm.
(4) Qoplamaning tavsifi Qoplama tugagandan so'ng, sinov namunasi tel kesish yordamida qoplama yo'nalishiga perpendikulyar kesiladi. Kesishdan so'ng, kesish paytida qolgan yog 'qoralarini olib tashlash uchun namuna yuzasi engil parlatiladi va namunani to'liq toza qilish va keyingi sinovlar bilan aralashuvni bartaraf etish uchun namuna yuzasidagi aralashmalar ultratovushli mashinada ultratovush bilan tozalanadi. Qoplamaning makroskopik morfologiyasi RY-7045 stereo mikroskop yordamida kuzatildi. Namuna 3-3 soniya davomida aqua regia (HCl ning HNO1 ga molar nisbati 10:20 edi) bilan korroziyaga uchradi. Qoplamaning mikro tuzilishi JSM-5610LM skanerlash elektron mikroskopi (SEM) yordamida kuzatildi. Qoplama bosqichi D/max2500 rentgen difraktometri (XRD) yordamida tahlil qilindi. Skanerlash burchagi 20 ° -100 °, skanerlash bosqichi 0.05 ° va skanerlash tezligi 4 ° / min edi. Namuna qattiqligi PCHVT-1000Z vizual mikroskopik Vickers qattiqligi tekshirgich yordamida sinovdan o'tkazildi. Yuklash yuki 300 g, ushlab turish vaqti 10 s edi.

Qoplamaning ishqalanish va aşınma xususiyatlari GHT-1000EM ishqalanish va aşınma tester yordamida o'lchandi. Ishqalanish va eskirish namunalari oldindan tekislangan va aniq tirnalishlar bo'lmaguncha silliqlangan. Ishqalanish juftligi materiali so'ndirildi va GCr15 po'latdir. Yuk 300 g da o'rnatildi, sinov vaqti 1 800 s, vosita tezligi 450 r / min, ishqalanish diametri ph 6 mm va vosita chastotasi 17.8 Gts edi. Sinovdan so'ng, stereo mikroskop yordamida namunaning yuzasida aşınma izlarining uch o'lchovli morfologiyasi kuzatildi.
Qoplama aşınma miqdorining yuk tomonidan bajarilgan ishlarga nisbati bilan tavsiflanadi, ō = M / FS (1)
Bu erda M - eskirish miqdori, g; F - sinov yuki, N; S - umumiy ishqalanish masofasi, S = 169 646 mm.

2 Eksperimental natijalar va tahlillar
(1) Qoplama qoplamasining makromorfologiyasi
Qoplama qoplamasi yuzasining makromorfologiyasi 1-rasmda ko'rsatilgan. Qoplama qoplamasining sirt morfologiyasi yaxshi shakllangan va sirt tekis. Yoriqlar va teshiklar kabi nuqsonlar topilmaydi. WC tarkibining ortishi bilan sirtda kukun yopishishi va aglomeratsiyasi paydo bo'ladi. Tahlil shuni ko'rsatadiki, WC tarkibining ortishi bilan changning suyuqligi pasayadi va sirt qoplamasi harorati pasayadi. Yana bir qismi erigan hovuzning chayqalishidan kelib chiqadi.
(2) Qoplama qoplamasining fazali tahlili
Qoplama qoplamasining XRD spektri 2-rasmda ko'rsatilgan. 2-rasmda ko'rsatilganidek, FeCoCrNiMn-xWC kompozit qoplamasi asosan FCC fazasi va BCC faza tuzilishidan iborat. Ko'rinib turibdiki, WC qo'shilishi ortishi bilan FCC fazasining diffraktsiya cho'qqisi oshadi va BCC fazasining diffraktsiya cho'qqisi pasayadi. WC qo'shilishi 10% WC ga yetganda, BCC fazasining diffraktsiya cho'qqisi deyarli butunlay yo'qoladi. WC zarralari qoplama matritsasidan cho'kma sifatida cho'kishi mumkin. Ushbu cho'kma WC zarralari qoplamada qo'shimcha mustahkamlash bosqichlarini hosil qiladi, qoplamaning qattiqligi va aşınma qarshiligini oshiradi. Yog'ingarchilikni kuchaytirish qoplama fazasi strukturasining tarkibini va taqsimlanishini o'zgartiradi va shu bilan qoplamaning umumiy ishlashiga ta'sir qiladi. WC ni oshirish issiqlik ta'sir qiladigan zonaning mikro tuzilishi va fazaviy tarkibini o'zgartiradi, chunki WC ning yuqori erish nuqtasi va termal barqarorligi issiqlik ta'sir qiladigan zonaning shakllanishi va evolyutsiyasiga ta'sir qiladi. Issiqlikdan ta'sirlangan zonadagi bu o'zgarish qoplama fazasi strukturasining shakllanishi va ishlashiga yanada ta'sir qiladi. Ikkinchidan, WC zarralari qattiq eritma hosil qilish uchun qoplama matritsasining panjarasida eriydi va shu bilan matritsaning qattiqligi va mustahkamligini yaxshilaydi.
(3) Qoplama qoplamasining mikrostruktura tahlili
Qoplama qoplamasining mikro tuzilishi 3-rasmda ko'rsatilgan. 3-rasmda ko'rsatilganidek (a), WC zarralari qo'shilmaganda, qoplama asosan teng o'qli kristallar bo'lib, barcha yo'nalishlarda kristallarning uzunligi taxminan teng bo'ladi va oraliq kristallar orasidagi kichik; 3 (b) va 3 (c) rasmlarda ko'rsatilganidek, 5% WC va 10% WC qo'shilganda, kompozit qoplama kristallarida oz miqdorda erimagan WC zarralari paydo bo'la boshlaydi. Teng o'qli kristallar ingichka bo'lganda, ular ustunli dendritlarga aylanadi va mikro tuzilish donalari nozikroq bo'ladi. 10% WC qo'shgandan so'ng, kompozit qoplama sezilarli darajada tozalanadi; 3 (d) va 3 (e) shakllarda ko'rsatilgandek, 15% WC va 20% WC qo'shilganda, kompozit qoplamaning ustunli kristallari kamayadi va mikroyapı asosan uyali kristallardir. Bu shuni ko'rsatadiki, WC zarralari sonining ko'payishi qotishma tuzilishini yaxshilashga yordam beradi va WC zarralari va matritsa o'rtasidagi o'zaro ta'sir ham nozik donning mustahkamlanishiga yordam beradi.
(4) Qoplama qoplamasining qattiqligi tahlili Qoplama qoplamasining tasavvurlar mikroqattiqligi 4-rasmda ko'rsatilgan. FeCoCrNiMn-xWC kompozit qoplamasining qattiqligi WC zarralarini qo'shgandan keyin sezilarli darajada yaxshilandi. WC zarralari qo'shilmaganda, qoplamaning o'rtacha mikroqattiqligi 393.8 HV0.3; WC tarkibi 5%, 10%, 15% va 20% bo'lsa, kompozit qoplamaning o'rtacha mikroqattiqligi 431.9 HV0.3, 484.5 HV0.3, 450.6 HV0.3 va 430.1 HV0.3 ni tashkil qiladi. Buning sababi, WC ning yuqori qattiqligi yuqori entropiyali qotishma kompozit qoplamaning qattiqligini samarali ravishda yaxshilashi mumkin. Ikkinchidan, qoplama paytida ba'zi WC zarralari yuqori haroratli yorilish tufayli C elementlarini hosil qiladi va C elementlari va Fe, Cr, W va boshqa elementlar tomonidan hosil bo'lgan karbidlar (Fe3C, Cr7C3, W2C) ham mikroqattiqlikning yaxshilanishiga yordam beradi. qoplama.
(5) Qoplama qoplamasining tribologik tahlili Ishqalanish koeffitsienti-vaqt egri chizig'i 5-rasmda ko'rsatilgan. Qoplama qoplamasiga WC qo'shilmaganda, kompozit qoplamaning o'rtacha ishqalanish koeffitsienti 0.69; WC zarralari 5% massa ulushi bilan qo'shilganda, kompozit qoplamaning ishqalanish koeffitsienti 0.72 ni tashkil qiladi; WC zarralari 10% massa ulushi bilan qo'shilganda, kompozit qoplamaning o'rtacha ishqalanish koeffitsienti eng kichik, bu 0.58; WC zarralari 15% massa ulushi bilan qo'shilganda, kompozit qoplamaning o'rtacha ishqalanish koeffitsienti 0.86 ga teng; WC zarralari 20% massa ulushi bilan qo'shilganda, kompozit qoplamaning o'rtacha ishqalanish koeffitsienti 0.59 ni tashkil qiladi.

WC qoplamaga qo'shilsa, u qoplamaning qattiqligini sezilarli darajada oshirishi mumkin. Tashqi aşınmaya duchor bo'lganda, yuqori qattiqlikdagi qoplama aşınma zarralarini kesish va chizishga samaraliroq qarshilik ko'rsatishi mumkin va shu bilan aşınma qarshiligini oshiradi. WC qo'shilishi, shuningdek, qoplamaning don hajmini yaxshilashi mumkin va shu bilan qoplamaning mustahkamligi va qattiqligini oshiradi. Qayta qilingan donalar dislokatsiyaning siljishiga chidamliligini oshirishi va qoplamaning aşınma qarshiligini yaxshilashi mumkin. WC tarkibining ortishi bilan ishqalanish koeffitsienti ko'tariladi. Buning sababi shundaki, juda ko'p WC zarralari qoplama va substrat o'rtasidagi bog'lanish kuchini zaiflashtirishi mumkin. Tashqi aşınmaya duchor bo'lganda, qoplama substratdan tozalanadi va shu bilan aşınma qarshiligini pasaytiradi.
Har bir qoplama qatlamining eskirish tezligi formula (1) bo'yicha hisoblanadi va 6-rasmda ko'rsatilganidek, turli xil WC tarkibiga ega FeCoCrNiMn-xWC kompozit qoplamalarining aşınma miqdori va eskirish tezligi chiziqli grafigi chiziladi. FeCoCrNiMn ning eskirish tezligi WC zarralari bo'lmagan qoplama qoplamasi 1.308 × 10-5 g / (N·m), aşınma tezligi 5% WC kompozit qoplamasi 1.278 × 10-5 g / (N · m), 10% WC kompozit qoplamasining aşınma darajasi 0.857 × 10-5 g / (N · m), aşınma darajasi 15% ni tashkil qiladi. WC kompozit qoplamasi 0.917 × 10-5 g / (N·m) va 20% WC kompozitining aşınma tezligi qoplama 0.910 × 10-5 g / (N · m). Ular orasida 10% WC kompozit qoplamasining aşınma miqdori va aşınma darajasi eng past, aşınma qarshilik esa eng yaxshisidir.
Ishqalanish va aşınma testidan so'ng qoplamaning aşınma chandig'ining mikromorfologiyasi 7-rasmda ko'rsatilgan. yopishqoqlik, va asosiy aşınma rejimi - yopishqoq aşınma; Shakl 7 (b) 7% WC kompozit qoplamasining aşınma chandiq morfologiyasini ko'rsatadi. Iz WC qo'shilishi, kompozit qoplamaning aniq aşınmasını kamaytiradigan ta'sirga ega, qoplamaning tozalanishini kamaytiradi va aşınma hududida aniq shudgorlash va metall oksidlari mavjud; 5-rasmda (c) 7% WC kompozit qoplamasining aşınma morfologiyasi ko'rsatilgan, unda shudgorlash kamayadi va po'stlog'i kuchayadi; Shakl 10 (d) 7% WC kompozit qoplamasining aşınma morfologiyasini ko'rsatadi, unda peeling va ishqalanishli shudgorlash ko'rinadi va kompozit qoplama yuzasida metall oksidi ortadi; Shakl 15 (e) 7% WC kompozit qoplamasining aşınma chandiq morfologiyasini ko'rsatadi. Ko'proq WC zarralari qo'shilsa, qoplamaning aşınma hududida delaminatsiya va to'kilish hodisasi sezilarli darajada kamayadi va chuqurlarning hajmi ham kamayadi. Cr Fe va C kabi elementlar bilan Cr20C7 va Fe3C kabi karbidlarni hosil qilishi va O bilan qattiq moylash bilan Cr3O2 hosil qilishi mumkin. WC parchalanishdan keyin W3C qattiq eritmasini hosil qiladi, bu qoplama qatlamining aşınma qarshiligini yaxshilaydi. Xulosa qilib aytganda, tribologik nazariya tahlili bilan birgalikda, kompozit qoplamaning aşınma shakli asosan abraziv aşınma va oksidlovchi aşınma bo'lib, yopishqoq aşınma bilan birga keladi.

3 dasturi
Ushbu maqolaning natijalari Xi'an Heavy Equipment Pubai Coal Mine Machinery Co., Ltd. kompaniyasining ko'mir konlarini tashish uchun SGZ800/1710 tipidagi qirg'ichli konveyerning o'rta trubasini sirt qoplamasi va qoplamani ishlab chiqarishda ishlatilgan. qalinligi 3 mm ga yetdi. Ko'mir konida 240 kunlik sanoat sinovidan so'ng, o'rta yivning aşınma qalinligi 3 ~ 5 mm, aşınmaya bardoshli plastinka NM450 ning aşınma qalinligi 5 ~ 10 mm bo'lib, uning aşınma qarshiligi sezilarli darajada yaxshilandi.

4 ta natija
(1) WC zarralari qo'shilishi qoplamaning mikro tuzilishini sezilarli darajada o'zgartirdi. FeCoCrNiMn-xWC qoplama qoplamasining mikro tuzilishi asosan teng o'qli kristallar va ustunli dendritlardan iborat. WC tarkibining oshishi bilan WC zarralari va BCC fazalari ham ortadi va qoplamaning mikro tuzilishi sezilarli darajada tozalanadi. Mikro tuzilma asosan FCC fazasi va BCC fazasi bo'lib, oz miqdorda WC, W2C va Cr7C3 fazalarini o'z ichiga oladi.
(2) Qo'shilgan WC zarralari miqdori qoplamaning mexanik xususiyatlariga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. WC tarkibining ortishi bilan qoplama qatlamining mikroqattiqligi sezilarli darajada oshadi. 10% WC qoplamali qoplamaning o'rtacha mikroqattiqligi eng yuqori, maksimal qiymati 484.5 HV0.3.
(3) 10% WC qoplama qoplamasining aşınma yo'qolishi va aşınma darajasi eng past bo'lib, ular mos ravishda 0.011 4 g va 0.857 × 10-5 g / (N · m) ni tashkil qiladi. Aşınma qarshilik eng yaxshisidir. Kiyinish rejimlari asosan abraziv aşınma va oksidlovchi aşınma bo'lib, yopishqoq aşınma bilan birga keladi.