等离子活化烧结制备AlCoCrFeNi高熵合金涂层及其磨损与腐蚀性能

作者：赵建国; 仵明杰; 卢尚智; 卫波辰; 郭亚杰^*

来源：表面技术, 2023, 52(05): 71-89.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.05.007

• 等离子活化烧结
• 高熵合金涂层
• 表面改性
• 微观结构
• 耐磨性
• 耐蚀性

目的 利用高熵合金涂层耐磨性能和耐腐蚀性能俱佳的特点，在进一步提升304不锈钢耐腐蚀性能的基础上，改善304不锈钢基体的耐磨性。方法 在304奥氏体不锈钢基体表面利用等离子活化烧结技术快速制备出AlCoCrFeNi高熵合金涂层；利用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪等设备分析涂层的组织形貌、元素分布及物相结构；采用显微硬度计、摩擦磨损仪、电化学工作站等设备测试涂层与基体的硬度分布、磨损特性及电化学腐蚀特性。结果 在保温温度1 000℃、压力70 MPa、保温时间10 min的制备条件下，涂层与基体间界面冶金结合良好，结合处并未发现孔洞和裂纹等缺陷；随着烧结温度的升高，涂层内部气孔逐渐减少，涂层主要由网状的FCC相和分布于其间的BCC相+B2相组成；与304不锈钢基体相比，涂层的硬度显著增大，在相同载荷(20 N)下涂层的平均摩擦系数降低(0.138)，与基体磨损表面严重的黏着和剥落不同，涂层磨面无明显的黏着和剥落现象，仅有少量犁沟出现；点蚀是涂层和基体在质量分数为3.5%的Na Cl溶液和模拟海水中的主要腐蚀形式，相较于基体，涂层在质量分数为3.5%的NaCl溶液和模拟海水中的自腐蚀电位Ecorr分别提高了约0.3、0.1 V，自腐蚀电流密度Jcorr分别下降了约2个和1个数量级。结论 等离子活化烧结技术能够同步、快速地实现涂层致密化和界面高质量结合，AlCoCrFeNi高熵合金涂层对304不锈钢基体耐磨与耐腐蚀性能的提升效果明显，上述结果证实了利用高熵合金来改善不锈钢基体的综合使用性能是可行途径。

• 单位
  长安大学