内生氧化铝颗粒增强高熵复合涂层的制备及其减摩性能

作者：唐秋逸; 纪秀林; 段峻; 王辉; 张映桃

来源：Surface Technology, 2021, 1-12.

• 高熵
• 复合涂层
• Al2O3
• 耐磨性
• 摩擦磨损

目的研究铝含量对内生氧化铝颗粒增强高熵复合涂层的组织结构及其摩擦学性能的影响。方法 在激光熔覆过程中，利用铝热反应将金属氧化物还原并沉积在Q235钢表面，制备内生Al2O3陶瓷颗粒增强的AlxCoCrFeNi（x=0， 0.3， 1， 1.5， 2）高熵复合涂层。通过XRD、SEM、EDS、摩擦磨损、XPS及RAMAN等检测方法，研究高熵复合涂层的组织结构及其摩擦学性能。结果涂层中含有大量弥散分布的纳米级Al2O3陶瓷颗粒。而且，随着Al含量的增加，高熵复合涂层逐渐由FCC与BCC共存转变变为单相BCC的显微组织。同时，10N载荷下高熵复合涂层的摩擦系数和磨损率均随着Al含量的上升而下降。Al2CoCrFeNi具有最低的平均滑动摩擦系数（0.15）和最低的磨损率(1.01×10-6 mm3/N﹒m)，分别为基体Q235钢的1/4和1/38。当AlxCoCrFeNi系涂层中的Al含量增加至2时，磨痕表面的逐层剥落现象消失。涂层的主要磨损形式由氧化磨损和疲劳磨损转变为轻微的磨粒磨损。载荷20N下Al2CoCrFeNi涂层的平均摩擦系数上升至0.325。结论 增加复合涂层中的Al元素可以稳定BCC相，并细化组织。同时，过量Al元素有抑制Fe元素氧化和提高摩擦表面Fe3O4含量的作用，从而显著降低复合涂层的摩擦系数，并提高其减磨和耐磨性能。

• 单位
  河海大学; 机电工程学院