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大气等离子喷涂FeCoCrNiAl高熵合金涂层的高温摩擦磨损性能

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目的 研究环境温度对FeCoCrNiAl高熵合金涂层摩擦磨损性能的影响,探讨将其应用于高温及富氧环境中的可行性.方法 采用大气等离子喷涂制备FeCoCrNiAl高熵合金涂层,考察喷涂功率对涂层微观组织的影响;测试涂层的纳米力学性能,分析其对涂层摩擦磨损性能的影响;基于涂层及对偶磨球磨损表面形貌、元素分布及含量、物相组成,讨论涂层在室温及高温环境中的摩擦磨损特性与机制.结果 涂层中形成了白色、浅灰色、深灰色及黑色4种区域,区域颜色随O元素含量增加而加深,涂层纳米力学性能逐渐增加,进而将对其摩擦磨损性能造成影响.20 kW喷涂功率制备涂层的室温摩擦因数、磨损率及磨痕深度均达最佳值,分别为(0.70±0.02)、(9.22±0.01)×10-5 mm3/(N·m)及(130±10)μm.室温环境下,磨粒磨损、疲劳磨损及塑性变形为涂层的主要磨损机制.20 kW功率制备涂层的摩擦因数、磨损率、磨痕深度等均随摩擦环境温度的升高先增加而后降低,经600℃摩擦试验后分别低至(0.58±0.01)、(6.14±0.01)×10-5 mm3/(N·m)及(104±8)μm;涂层磨损表面的氧化程度随环境温度的升高而加剧,经600℃摩擦试验后氧含量高达31.62％(质量分数).当摩擦环境温度≥400℃时,涂层以氧化磨损为主,以磨粒磨损、粘着磨损和疲劳磨损为辅.结论 由于磨损表面形成连续氧化膜的保护和固体润滑作用,高熵合金涂层在高温环境中的耐磨性明显提高,可广泛应用于高温及富氧环境中.
Friction and Wear Properties of FeCoCrNiAl High Entropy Alloy Coatings Prepared by Atmospheric Plasma Spraying at High Temperature

atmospheric plasma sprayingFeCoCrNiAl high entropy alloycoatingmicrostructurefriction and wear properties

王跃明、李晨龙、韩旭航、黄杰、朱建勇、解路、刘秀波

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湖南科技大学 材料科学与工程学院,湖南 湘潭 411201

湖南省冶金材料研究院有限公司 粉末冶金与金属陶瓷研究所,长沙 410129

江苏城乡建设职业学院 管理工程学院,江苏 常州213147

中南林业科技大学 材料表界面科学与技术湖南省重点实验室,长沙 410004

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大气等离子喷涂 FeCoCrNiAl高熵合金 涂层 微观组织 摩擦磨损性能

湖南省自然科学基金湖南省重点研发计划益阳市科技创新计划

2021JJ500252022GK20302022061

2023

10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.10.012

表面技术
中国兵器工业第五九研究所,中国兵工学会防腐包装分会,中国兵器工业防腐包装情报网

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CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.39
ISSN：1001-3660
年,卷(期)：2023.52(10)
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