等离子喷涂FeCoCrNiMo高熵合金涂层高温氧化行为的研究

作者：张士陶; 杜旭; 李文戈; 刘彦伯; 姜涛; 吴新锋; 钟宁; 赵远涛^*

来源：表面技术, 2022, 51(05): 90-110.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.05.010

• 大气等离子喷涂
• 高熵合金
• 耐氧化性
• 孔隙率

目的 基于海工装备与船舶动力装置对高温环境抗氧化涂层的需求，研究Fe CoCrNiMo高熵合金（High Entropy Alloy,HEA）涂层制备工艺、微观组织结构与抗高温氧化行为之间的关系，探索其在船舶主机、海洋钻井平台温管等高温部件应用的可行性。方法 使用大气等离子喷涂（Atmospheric Plasma Spraying,APS）工艺制备Fe CoCrNiMo涂层，设计正交试验来选取不同孔隙率的涂层试样。通过XRD、SEM和EDS分析涂层的物相组成、微观结构和元素组成。对涂层进行氧化试验，分析其氧化行为。结果 通过正交试验优化Fe CoCrNiMo涂层制备工艺后，涂层孔隙率为2.85%～7.52%。对具有代表性的7.52%孔隙率涂层（记为H1）和2.85%孔隙率涂层（记为H2）进行分析，发现涂层物相结构为简单FCC结构，微观组织为典型的层状结构，氧化物和HEA相在涂层内部分布明显。FeCoCrNiMo涂层的氧化行为遵循抛物线定理，在氧化过程中，化学性质活泼的Cr最易析出并生成氧化物。具有较低孔隙率的H2涂层更快生成致密氧化层，氧化质量增速较低，经15 h氧化后，H1和H2涂层的氧化速率分别约为6.46 mg/cm2和5.16 mg/cm2。结论 使用正交试验可以优化Fe CoCrNiMo涂层的组织结构，提高涂层的耐氧化性能，使其在海工装备与船舶动力装置中的抗高温氧化应用成为可能。

• 单位
  上海海事大学