摘要
高熵合金因其独特的多元固溶体和优异的强韧性而受到越来越多的关注。蠕墨铸铁气缸盖的气门座孔在高温下长期使用会产生严重磨损，影响发动机的有效工作。通过等离子熔覆在蠕墨铸铁表面制备CoCrFeNiMn高熵合金熔覆层，以提高其耐磨性能。 本研究以CoCrFeNi系合金为基础，通过向其中添加不同含量的Mn元素，进行粉末成分设计及优化。通过等离子熔覆方法来制备CoCrFeNi系合金熔覆层，探究Mn元素含量对CoCrFeNi系合金组织及力学性能的影响，优化CoCrFeNiMn合金成份中的Mn含量，同时探究等离子弧电流对 CoCrFeNiMn 高熵合金熔覆层组织及力学性能的影响，最终研究热处理对CoCrFeNiMn高熵合金熔覆层组织及力学性能的影响。 研究结果表明，CoCrFeNiMnx高熵合金熔覆层均为单一FCC相结构，均由等轴晶构成。当Mn元素含量为1.0 at%时，CoCrFeNiMnx高熵合金熔覆层综合力学性能最优，显微硬度、抗拉强度、延伸率和磨损质量分别为406.2 HV0.2，835 MPa，1.5%，0.96 mg。 CoCrFeNiMn 高熵合金熔覆层结合区主要由马氏体和莱氏体、熔覆层的中部存在着柱状晶和等轴晶粒，及熔覆层顶部的等轴晶粒组成。熔覆层具有单一FCC相结构。当等离子弧电流为 65 A时，CoCrFeNiMn高熵合金熔覆层的综合力学性最优，显微硬度、抗拉强度、延伸率和磨损质量分别为 394±21.6 HV0.2，786 MPa，10.67 %，0.96 mg。CoCrFeNiMn高熵合金熔覆层均比蠕墨铸铁具有更好的力学性能。 在660℃、780℃、860℃、1000℃进行热处理，保温时间为90 min，CoCrFeNiMn高熵合金熔覆层经退火热处理后仍保持单一FCC相结构。熔覆层的晶粒变得细小致密。当热处理温度低于1000℃，CoCrFeNiMn高熵合金熔覆层的硬度及耐磨性都得到了极大提升。经 660℃热处理的熔覆层摩擦系数最小，且磨损质量最小，其耐磨性能最佳。热处理温度为 780℃时，熔覆层的抗拉强度和断后伸长率均最大。当热处理温度低于1000℃，熔覆层的综合力学性较熔覆态涂层均提升。高熵合金熔覆层磨损形式有黏着磨损、磨粒磨损和氧化磨损，熔覆层拉伸断口均存在韧窝，均为韧性断裂。
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