畢業(yè)論文-中碳鋼表面高熵合金涂層工藝及性能研究

畢業(yè)設(shè)計(jì)中碳鋼表面高熵合金涂層工藝及性能研究學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：機(jī)械工程系系部：機(jī)械工程系材料成型及控制工程專業(yè)：材料成型及控制工程指導(dǎo)教師：二○一五年六月誠(chéng)信聲明本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的，在完成論文時(shí)所利用的一切資料均已在參考文獻(xiàn)中列出。本人簽名：年月日

畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：中碳鋼表面高熵合金涂層工藝及性能研究系部：機(jī)械工程系專業(yè)：材料成型及控制工程學(xué)號(hào)：學(xué)生：指導(dǎo)教師（含職稱）：1．課題意義及目標(biāo)學(xué)生應(yīng)通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，了解高熵合金的概念、制造方法及工藝、性能特點(diǎn)及應(yīng)用；了解金屬涂層的制備方法及工藝，了解金屬材料組織和力學(xué)性能的檢測(cè)方法，為學(xué)生在畢業(yè)后從事材料成型技術(shù)工作打好基礎(chǔ)。2．主要任務(wù)（1）查閱20篇以上的科技文獻(xiàn)。（2）完成高熵合金涂層的成分配比及制備工藝，中碳鋼表面高熵合金涂層的制備。（3）中碳鋼表面高熵合金涂層的顯微組織觀察。中碳鋼表面高熵合金涂層的硬度、耐磨性等力學(xué)性能測(cè)定。（4）通過上述實(shí)驗(yàn)取得中碳鋼表面高熵合金涂層的工藝參數(shù)、獲得顯微組織照片及力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。（5）完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的開題答辯、中期檢查。（6）按照畢業(yè)論文的撰寫要求完成畢業(yè)論文、參加答辯。3．主要參考資料[1]郭衛(wèi)凡.多主元高熵合金的研究進(jìn)展[J]．金屬功能材料，2009，16（1）：49-53.[2]高家誠(chéng)，李銳.高熵合金研究的新進(jìn)展[J].功能材料，2008，39（7）：1059-1061.[3]張力.高熵合金的制備及組織與性能[D].吉林大學(xué),2008:11-56.4．進(jìn)度安排設(shè)計(jì)各階段名稱起止日期1查閱文獻(xiàn)，完成開題報(bào)告12月1日~12月31日2閱讀相關(guān)文獻(xiàn)，制定實(shí)驗(yàn)方案1月1日~3月10日3完成中碳鋼表面高熵合金涂層的制備及中期檢查3月11日~4月30日4完成力學(xué)性能測(cè)定及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析5月1日~5月15日5撰寫畢業(yè)論文，準(zhǔn)備答辯5月16日~6月10日審核人：2014年12月15日前言高熵合金隨著合金業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的以單一組元為基礎(chǔ)發(fā)展的合金體系已經(jīng)逐漸飽和，基于這種情況，冶金科學(xué)家就有了新的追求目標(biāo)，那就是突破以一種或兩種金屬元素為主的傳統(tǒng)合金的發(fā)展框架。20世紀(jì)90年代，臺(tái)灣科學(xué)家提出了高熵合金設(shè)計(jì)思路，這與傳統(tǒng)合金設(shè)計(jì)理念不同。高熵合金在近幾年的研究中所表現(xiàn)出的各方面的良好性能，引起科學(xué)界的普遍關(guān)注和積極探索。純金屬的硬度一般都很低，不適合做結(jié)構(gòu)材料。因此目前應(yīng)用的金屬材料絕大多數(shù)都是合金。這種由2種或2種以上的金屬，或金屬與非金屬，經(jīng)熔煉，燒結(jié)或其他方法組合而成并具有金屬特性的合金正得到越來越廣泛的應(yīng)用。目前常用的合金有錫青銅，低合金鋼，高速鋼，不銹鋼，高溫合金，鋁合金，自熔合金等。幾千年來，隨著合金體系的發(fā)展，人類已開發(fā)使用的實(shí)用合金系共有30余種。目前應(yīng)用的合金系統(tǒng)大多是以單一組元為基礎(chǔ)發(fā)展起來的。例如鋼鐵材料和鋁合金，F(xiàn)e基，Ni基，Co基的超合金；起源于20世紀(jì)50年代的二元基金屬間化合物也是以2種金屬為基礎(chǔ)發(fā)展起來的。非晶合金作為一種新型的合金，其優(yōu)良的特性和廣泛的應(yīng)用潛能使其制備，發(fā)展和應(yīng)用都得到了普遍關(guān)注，但其仍沒有擺脫基于1~2種主要元素來提高其性能的化合物的特點(diǎn)。合金中如果元素過多，會(huì)形成許多的金屬間化合物，這些金屬間化合物和復(fù)雜相會(huì)導(dǎo)致合金性能的惡化，就像脆性和難以加工；同時(shí)，材料的組織和成分分析會(huì)遇到很大的困難，阻止了合金向多主元方向發(fā)展。中國(guó)臺(tái)灣學(xué)者率先脫離傳統(tǒng)合金的發(fā)展框架，提出多主元合金高熵合金概念，從此一種新的合金設(shè)計(jì)理念就誕生了。表面涂層表面涂層是用于改善物體表面性能的涂層材料。常見的表面涂層技術(shù)有：1）堆焊技術(shù)；2）熔結(jié)技術(shù)；3）電鍍技術(shù)；4）熱噴涂技術(shù)；5）塑料噴涂技術(shù)；6）粘涂技術(shù)：7）涂裝技術(shù)：8）物理、化學(xué)氣相沉積。表面涂層技術(shù)配合優(yōu)質(zhì)涂層材料便可達(dá)到提高材料表面性能和壽命的目的。尤其是當(dāng)下高熵合金的發(fā)展。高熵合金的制作方法較多，但使用整塊高熵合金作材料，成本依然很高。而表面涂層技術(shù)用少量的材料即可達(dá)到大量、昂貴的整體材料的性能,同時(shí)又極大地降低了產(chǎn)品的加工成本。利用表面涂層技術(shù)賦予材料表面耐磨、耐蝕、耐熱、耐疲勞、耐輻射以及光、熱、電、磁等特殊功能,從而達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量、延長(zhǎng)使用壽命、節(jié)約能源的目的。表面涂層在提高材料的使用性能,擴(kuò)大材料的使用范圍,實(shí)現(xiàn)材料功能復(fù)合等方面具有重要意義。2高熵合金涂層的制備2.1配制高熵合金2.1.1成分設(shè)計(jì)及原料準(zhǔn)備原材料為高純度（99.99%）的Al、Cr、Co、Fe、Ni、Mo、Ti、Si。用真空熔煉爐熔煉AlCrCoFeNiMoTixSiy高熵合金，其成分設(shè)計(jì)見表2.1.1。表2.1合金成分設(shè)計(jì)AlCrCoFeNiMoTiSi物質(zhì)的量(mol)0.0680.0680.0680.0680.0680.0680.0680.068摩爾比11111111相對(duì)分子質(zhì)量2752595659964828質(zhì)量（g）1.8363.5364.0123.8084.0126.5283.2641.9042.2粘結(jié)劑的配制1°：取兩塊松香，將其鑿成細(xì)小的顆粒。2°：將顆粒松香研磨成粉末，并用篩子過濾，目的就是要篩出極其微小的松香粉末顆粒。3°：在微電子稱上放一張濾紙，在上面稱得松香10克。4°：在電子稱上稱出空小燒杯的質(zhì)量，計(jì)下其質(zhì)量后倒入松節(jié)油，保證去掉燒杯質(zhì)量后，松節(jié)油的質(zhì)量是30克。5°：混合10克松香與30克松節(jié)油配制成飽和溶液，即表面涂層粘結(jié)劑。6°：將配制好的飽和溶液放置一段時(shí)間，以備實(shí)驗(yàn)時(shí)使用。2.3高熵合金涂層試樣的制備1°：取少量松香和松節(jié)油的飽和溶液在燒杯內(nèi)。2°：取一定量前面已經(jīng)制備好的高熵合金粉末，放進(jìn)盛有松香和松節(jié)油飽和溶液的燒杯內(nèi)，用玻璃棒緩慢攪拌，使高熵合金和松香與松節(jié)油飽和溶液充分結(jié)合，變成泥狀混合物。注意：配制成的涂層不宜過稀或過稠，不利于將其涂到中碳鋼表面。3中碳鋼表面高熵合金涂層工藝研究3.1將高熵合金涂在基體表面1°：取8塊中碳鋼試樣，選擇平整的表面，用砂紙打磨掉上面的氧化鐵銹；2°：將打磨好的中碳鋼試樣，放在煤油中清洗，再用吹風(fēng)機(jī)將中碳鋼表面吹干；3°：將配制好的高熵合金均勻涂在8塊中碳鋼表面，涂層厚度為1.0-2.0mm。用光滑平整的工具輔助涂抹粘結(jié)劑，使涂好的涂層表面保持平整光滑，以便于后期打磨其表面，獲得光滑平面，易于觀察其金相組織。3.2烘干中碳鋼的表面涂層為了使表面涂層快速烘干，將8塊試樣放置在恒溫加熱爐里加熱和保溫；1°：將8塊試樣放進(jìn)恒溫加熱爐內(nèi)；2°：設(shè)定恒溫溫度為100℃。并打開開關(guān)開始加熱，使?fàn)t內(nèi)溫度升至100℃；3°：100℃恒溫保存試樣5小時(shí)；4°：恒溫保存結(jié)束后，不急于進(jìn)行下一試驗(yàn)，應(yīng)擱置試樣較長(zhǎng)時(shí)間冷卻。3.3在真空加熱爐內(nèi)高溫加熱，恒溫保存將8塊涂有高熵合金涂層的試樣分成四組，每組進(jìn)行不同的加熱過程。1°分階段加熱到1200℃，再恒溫保存2小時(shí)。1）真空加熱爐程序：表3.1第一組燒結(jié)過程中的程序輸入提示符輸入數(shù)據(jù)意義C010起始溫度T0160從0—500℃升溫60minC02500第一個(gè)目標(biāo)溫度值T0210500℃保溫10minC03500第二個(gè)目標(biāo)溫度值T0360從500—1200℃升溫60minC041200第三個(gè)目標(biāo)溫度值T041201200℃保溫120minC051200第四個(gè)目標(biāo)溫度值T05120從1200—200℃降溫120minC06200第五個(gè)目標(biāo)溫度值T06-121程序運(yùn)行結(jié)束，自然降溫2）對(duì)應(yīng)的T-H曲線圖為圖3.1第一組實(shí)驗(yàn)燒結(jié)過程中的溫度變化示意圖2°分階段加熱到1100℃，再恒溫保存2小時(shí)。1）真空加熱爐程序：表3.2第二組實(shí)驗(yàn)燒結(jié)過程中的程序輸入提示符輸入數(shù)據(jù)意義C010起始溫度T0160從0—500℃升溫60minC02500第一個(gè)目標(biāo)溫度值T210500℃保溫10minC03500第二個(gè)目標(biāo)溫度值T0360從500—1100℃升溫60minC041100第三個(gè)目標(biāo)溫度值T041201100℃保溫120minC051100第四個(gè)目標(biāo)溫度值T0560從1100—700℃降溫60minC06700第五個(gè)目標(biāo)溫度值T6-121程序運(yùn)行結(jié)束，自然降溫2）對(duì)應(yīng)的T-H曲線圖為圖3.2第二組實(shí)驗(yàn)燒結(jié)過程中的溫度變化示意圖3°分階段加熱到1100℃，再恒溫保存3小時(shí)。1）真空加熱爐程序：表3.3第三組實(shí)驗(yàn)燒結(jié)過程中的程序輸入提示符輸入數(shù)據(jù)意義C010起始溫度T0160從0—500℃升溫60minC02500第一個(gè)目標(biāo)溫度值T0210500℃保溫10minC03500第二個(gè)目標(biāo)溫度值T0360從500—1100℃升溫60minC041100第三個(gè)目標(biāo)溫度值T041801100℃保溫180minC051100第四個(gè)目標(biāo)溫度值T0560從1100—700℃降溫60minC06700第五個(gè)目標(biāo)溫度值T06-121程序運(yùn)行結(jié)束，自然降溫2）對(duì)應(yīng)的T-H曲線圖為圖3.3第三組實(shí)驗(yàn)燒結(jié)過程中的溫度變化示意圖4°分階段加熱到1000℃，再恒溫保存3小時(shí)。1）真空加熱爐程序：表3.4第四組實(shí)驗(yàn)燒結(jié)過程中的程序輸入提示符輸入數(shù)據(jù)意義C010起始溫度T0160從0—500℃升溫60minC02500第一個(gè)目標(biāo)溫度值T0210500℃保溫10minC03500第二個(gè)目標(biāo)溫度值T0360從500—1000℃升溫60minC041000第三個(gè)目標(biāo)溫度值T041801000℃保溫180minC051000第四個(gè)目標(biāo)溫度值T0560從1000—700℃降溫60minC06700第五個(gè)目標(biāo)溫度值T06-121程序運(yùn)行結(jié)束，自然降溫2）對(duì)應(yīng)的T-H曲線圖為圖3.4第四組實(shí)驗(yàn)燒結(jié)過程中的溫度變化示意圖4中碳鋼表面高熵合金涂層組織研究4.1中碳鋼基體表面（只經(jīng)過加熱和烘干）的組織研究4.1.1中碳鋼試樣的打磨，拋光1°：準(zhǔn)備兩塊中碳鋼試樣；2°：選擇平整表面，進(jìn)行粗磨；3°：再對(duì)該表面進(jìn)行精磨；4°：進(jìn)行拋光。4.1.2觀察收集中碳鋼表面的金相組織相圖在XJP-3A光學(xué)顯微鏡下，放大500倍后觀察到清晰明顯的組織圖像后，用與顯微鏡配套的照相機(jī)拍下清晰的組織照片。如圖：圖4.1中碳鋼表面的金相組織相圖4.2第一組中碳鋼表面（1200℃；保溫2小時(shí)）高熵合金涂層試樣4.2.1第一組試樣的打磨，拋光1°：準(zhǔn)備第一組的中碳鋼表面高熵合金涂層試樣；2°：先將試樣表面上的高熵合金輕輕敲打脫落；3°：對(duì)該表面進(jìn)行細(xì)磨；4°：繼續(xù)對(duì)該表面進(jìn)行精磨；5°：進(jìn)行拋光。4.2.2觀察收集第一組中碳鋼表面高熵合金涂層試樣的金相組織相圖在XJP-3A光學(xué)顯微鏡下，放大500倍后觀察到清晰明顯的組織圖像后，用與顯微鏡配套的照相機(jī)拍下清晰的組織照片。如圖：圖4.2第一組中碳鋼表面高熵合金涂層試樣的金相組織相圖4.3第二組中碳鋼表面（1100℃；保溫2小時(shí)）高熵合金涂層試樣4.3.1第二組試樣的打磨，拋光1°：準(zhǔn)備第二組的中碳鋼表面高熵合金涂層試樣；2°：先將表面上的高熵合金輕輕敲打脫落；3°：對(duì)該表面進(jìn)行細(xì)磨；4°：繼續(xù)對(duì)該表面進(jìn)行精磨。5°：進(jìn)行拋光。4.3.2觀察收集第二組中碳鋼表面高熵合金涂層試樣的金相組織相圖在XJP-3A光學(xué)顯微鏡下，放大400倍后觀察到清晰明顯的組織圖像后，用照相機(jī)對(duì)準(zhǔn)目鏡即可拍下當(dāng)前的組織圖像。如圖：1010μm圖4.3第二組中碳鋼表面高熵合金涂層試樣的金相組織相圖4.4第三組中碳鋼表面（1100℃；保溫3小時(shí)）高熵合金涂層試樣4.4.1第三組試樣的打磨，拋光1°：準(zhǔn)備第三組的中碳鋼表面高熵合金涂層試樣；2°：先將表面上的高熵合金輕輕敲打脫落；3°：對(duì)該表面進(jìn)行細(xì)磨；4°：繼續(xù)對(duì)該表面進(jìn)行精磨。5°：進(jìn)行拋光。4.4.2觀察收集第三組中碳鋼表面高熵合金涂層試樣的金相組織相圖在XJP-3A光學(xué)顯微鏡下，放大400倍后觀察到清晰明顯的組織圖像后，用照相機(jī)對(duì)準(zhǔn)目鏡即可拍下當(dāng)前的組織圖像。如圖：1010μm圖4.4第三組中碳鋼表面高熵合金涂層試樣的金相組織相圖4.5第四組中碳鋼表面（1000℃；保溫3小時(shí)）高熵合金涂層試樣4.5.1第四組試樣的打磨，拋光1°：準(zhǔn)備第四組的中碳鋼表面高熵合金涂層試樣；2°：先將表面上的高熵合金輕輕敲打脫落；3°：對(duì)該表面進(jìn)行細(xì)磨；4°：繼續(xù)對(duì)該表面進(jìn)行精磨。5°：進(jìn)行拋光。4.5.2觀察收集第四組中碳鋼表面高熵合金涂層試樣的金相組織相圖在XJP-3A光學(xué)顯微鏡下，放大400倍后觀察到清晰明顯的組織圖像后，用照相機(jī)對(duì)準(zhǔn)目鏡即可拍下當(dāng)前的組織圖像。如圖：1010μm圖4.5第四組中碳鋼表面高熵合金涂層試樣的金相組織相圖4.6本章小結(jié)（1）1200℃，保溫2小時(shí)；1100℃，保溫2小時(shí)，不同溫度下保溫相同時(shí)間，金相組織對(duì)比圖如圖：圖4.61200℃和1100℃下保溫2小時(shí)金相組織對(duì)比圖由金相組織對(duì)比圖可以看出：保溫2小時(shí)的情況下，1200℃下燒結(jié)比1100℃下燒結(jié)高熵合金的滲入更多，且分布更均勻。（2）1100℃，保溫2小時(shí)；1100℃，保溫3小時(shí)，相同溫度下保溫不同時(shí)間，金相組織對(duì)比圖如圖：圖4.71100℃下保溫2小時(shí)和保溫3小時(shí)金相組織對(duì)比圖由金相組織對(duì)比圖可以看出：1100℃燒結(jié)的情況下，保溫3小時(shí)比保溫2小時(shí)高熵合金的滲入更多，且更均勻。（3）1100℃，保溫3小時(shí)；1000℃，保溫3小時(shí)，相同溫度下保溫不同時(shí)間，金相組織對(duì)比圖如圖：圖4.81100℃和1000℃下保溫3小時(shí)金相組織對(duì)比圖由金相組織對(duì)比圖可以看出：保溫3小時(shí)的情況下，1100℃下燒結(jié)比1000℃下燒結(jié)高熵合金滲入更多；但1000℃下燒結(jié)比1100℃下燒結(jié)高熵合金分布更均勻。觀察五組顯微組織，中碳鋼的組織為鐵素體和珠光體。涂有高熵合金涂層的四組試樣，均能觀察到不同程度的高熵合金滲入層，顯微組織中發(fā)亮的地方即為高熵合金滲入層。從第一組試樣到第四組試樣，基本規(guī)律是高熵合金滲入層逐漸減小。從第一組到第四組的涂層組織還可以觀察到高熵合金在基體表面分布不是很均勻的現(xiàn)象。綜上，真空燒結(jié)的最佳工藝：1）先在恒溫加熱爐里（100℃）加熱和保溫5小時(shí)。2）分階段加熱到1200℃，再恒溫保存2小時(shí)，即第一組中碳鋼試樣所用的工藝。中碳鋼表面高熵合金涂層力學(xué)性能研究5.1中碳鋼表面力學(xué)性能研究在前面的觀察中碳鋼表面時(shí)，已經(jīng)經(jīng)過了打磨、拋光，可直接使用這個(gè)表面進(jìn)行力學(xué)性能研究。用顯微維氏硬度儀測(cè)得中碳鋼表面硬度數(shù)據(jù)：測(cè)試零件名稱(Nameofthehardwareinthetest):測(cè)試零件名稱測(cè)試時(shí)間(Testtime):2015-04-2218:31:09試樣號(hào)(SampleNo.):儀器號(hào)(InsturmentNo.):MICRO-586試驗(yàn)力(TestForce):200力保持時(shí)間(Durationofforce):10試驗(yàn)次數(shù)(TestTimes):3顯微鏡倍率(MicroscopeMagnification):40壓頭鋼球直徑(Presssteelballdiameter):2.5試驗(yàn)值(TestValue):第1次(1times):d1=25.870d2=25.870HV=554.16HB=0.00第2次(2times):d1=24.731d2=24.080HV=622.66HB=0.00第3次(3times):d1=24.568d2=25.219HV=598.49HB=0.00平均值(AverageVlaue):591.77極差(Range):68.50最大值(Max.Vlaue):622.66分散度(Disperse):11.58%最小值(Min.Vlaue):554.16圖5.1基體試樣的表面組織圖像5.2第一組中碳鋼表面高熵合金涂層試樣的表面力學(xué)性能研究直接使用觀察第一組中碳鋼表面高熵合金涂層試樣表面組織圖像的表面進(jìn)行力學(xué)性能研究。在顯微維氏硬度儀上測(cè)得第一組中碳鋼表面高熵合金涂層試樣的表面硬度數(shù)據(jù)為：測(cè)試零件名稱(Nameofthehardwareinthetest):測(cè)試零件名稱測(cè)試時(shí)間(Testtime):2015-05-1216:26:51試樣號(hào)(SampleNo.):儀器號(hào)(InsturmentNo.):MICRO-586試驗(yàn)力(TestForce):200力保持時(shí)間(Durationofforce):10試驗(yàn)次數(shù)(TestTimes):3顯微鏡倍率(MicroscopeMagnification):40壓頭鋼球直徑(Presssteelballdiameter):2.5試驗(yàn)值(TestValue):第1次(1times):d1=23.266d2=29.937HV=524.10HB=500.21第2次(2times):d1=30.751d2=32.215HV=374.17HB=367.17第3次(3times):d1=31.890d2=34.981HV=331.75HB=325.75平均值(AverageVlaue):410.01極差(Range):192.35最大值(Max.Vlaue):524.10分散度(Disperse):46.91%最小值(Min.Vlaue):331.75圖5.2第一組試樣的表面組織圖像5.3第二組中碳鋼表面高熵合金涂層試樣的表面力學(xué)性能研究直接使用觀察第二組中碳鋼表面高熵合金涂層試樣表面組織圖像的表面進(jìn)行力學(xué)性能研究。在顯微維氏硬度儀上測(cè)得第二組中碳鋼表面高熵合金涂層試樣的表面硬度數(shù)據(jù)為：測(cè)試零件名稱(Nameofthehardwareinthetest):測(cè)試零件名稱測(cè)試時(shí)間(Testtime):2015-05-2217:53:11試樣號(hào)(SampleNo.):儀器號(hào)(InsturmentNo.):MICRO-586試驗(yàn)力(TestForce):200力保持時(shí)間(Durationofforce):10試驗(yàn)次數(shù)(TestTimes):3顯微鏡倍率(MicroscopeMagnification):40壓頭鋼球直徑(Presssteelballdiameter):2.5試驗(yàn)值(TestValue):第1次(1times):d1=36.608d2=38.723HV=261.42HB=257.42第2次(2times):d1=38.235d2=35.632HV=271.88HB=266.88第3次(3times):d1=36.283d2=37.259HV=274.29HB=269.29平均值(AverageVlaue):269.20極差(Range):12.87最大值(Max.Vlaue):274.29分散度(Disperse):4.78%最小值(Min.Vlaue):261.42圖5.3第二組試樣的表面組織圖像5.4第三組中碳鋼表面高熵合金涂層試樣的表面力學(xué)性能研究直接使用觀察第三組中碳鋼表面高熵合金涂層試樣表面組織圖像的表面進(jìn)行力學(xué)性能研究。在顯微維氏硬度儀上測(cè)得第三組中碳鋼表面高熵合金涂層試樣的表面硬度數(shù)據(jù)為：測(cè)試零件名稱(Nameofthehardwareinthetest):測(cè)試零件名稱測(cè)試時(shí)間(Testtime):2015-05-2217:44:53試樣號(hào)(SampleNo.):儀器號(hào)(InsturmentNo.):MICRO-586試驗(yàn)力(TestForce):200力保持時(shí)間(Durationofforce):10試驗(yàn)次數(shù)(TestTimes):3顯微鏡倍率(MicroscopeMagnification):40壓頭鋼球直徑(Presssteelballdiameter):2.5試驗(yàn)值(TestValue):第1次(1times):d1=34.656d2=36.934HV=289.46HB=283.61第2次(2times):d1=39.537d2=35.144HV=265.99HB=261.49第3次(3times):d1=36.934d2=40.513HV=247.33HB=243.33平均值(AverageVlaue):267.59極差(Range):42.13最大值(Max.Vlaue):289.46分散度(Disperse):15.74%最小值(Min.Vlaue):247.33圖5.4第三組試樣的表面組織圖像5.5第四組中碳鋼表面高熵合金涂層試樣的表面力學(xué)性能研究直接使用觀察第四組中碳鋼表面高熵合金涂層試樣表面組織圖像的表面進(jìn)行力學(xué)性能研究。在顯微維氏硬度儀上測(cè)得第四組中碳鋼表面高熵合金涂層試樣的表面硬度數(shù)據(jù)為：測(cè)試零件名稱(Nameofthehardwareinthetest):測(cè)試零件名稱測(cè)試時(shí)間(Testtime):2015-05-2217:48:57試樣號(hào)(SampleNo.):儀器號(hào)(InsturmentNo.):MICRO-586試驗(yàn)力(TestForce):200力保持時(shí)間(Durationofforce):10試驗(yàn)次數(shù)(TestTimes):3顯微鏡倍率(MicroscopeMagnification):40壓頭鋼球直徑(Presssteelballdiameter):2.5試驗(yàn)值(TestValue):第1次(1times):d1=44.581d2=47.184HV=176.17HB=-第2次(2times):d1=48.649d2=50.113HV=152.09HB=-第3次(3times):d1=47.672d2=47.184HV=164.88HB=-平均值(AverageVlaue):164.38極差(Range):24.08最大值(Max.Vlaue):176.17分散度(Disperse):14.65%最小值(Min.Vlaue):152.09圖5.5第四組試樣的表面組織圖像5.6本章小結(jié)表5.1五組試樣在不同溫度和時(shí)間下的硬度對(duì)照表硬度值(HV)基體第一組第二組第三組第四組平均值591.77410.01269.20267.59164.38最大值622.66524.10274.29289.46176.17最小值554.16331.75261.42247.33152.09比較以上五組試樣的硬度值，中碳鋼原始組織的硬度最高，高達(dá)622.66HV。涂有高熵合金涂層的四組試樣硬度依次降低，并沒有起到預(yù)想中的提高中碳鋼表面強(qiáng)硬度的作用。分析出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因：首先，在1000℃及1000℃以上的高溫環(huán)境下，中碳鋼基體已經(jīng)出現(xiàn)軟化現(xiàn)象。其次，在測(cè)試維氏硬度的時(shí)候，每次都是隨機(jī)打點(diǎn)進(jìn)行該點(diǎn)的硬度測(cè)量，我們并不能保證針頭每次都能打在高熵合金滲入層上。6結(jié)論6.1組織分析觀察五組顯微組織，中碳鋼的組織為鐵素體和珠光體。涂有高熵合金涂層的四組試樣，均能觀察到不同程度的高熵合金滲入層，顯微組織中發(fā)亮的地方即為高熵合金滲入層。從第一組試樣到第四組試樣，基本規(guī)律是高熵合金滲入層逐漸減小。從第一組到第四組的涂層組織還可以觀察到高熵合金在基體表面分布不是很均勻的現(xiàn)象。造成高熵合金在基體表面分布不均的原因有以下幾點(diǎn)：（1）在真空燒結(jié)時(shí)燒結(jié)溫度和時(shí)間都會(huì)對(duì)涂層的厚度和均勻性造成影響。溫度越高，等溫時(shí)間越長(zhǎng)，原子擴(kuò)散越容易，滲層越厚。（2）高熵合金的組元中Cr、Co、Fe、Ni、Mo、Ti等都是高熔點(diǎn)組元，這些組元在中碳鋼中擴(kuò)散能力較差，和基體原子的結(jié)合力也有所不同，不容易形成擴(kuò)散層，所以會(huì)導(dǎo)致滲層變薄。（3）高熵合金粉末混合的不夠均勻，導(dǎo)致試樣表面高熵合金涂層的分布也不均勻，影響了熔滲層分布的均勻性。（4）高熵合金中添加的粘結(jié)劑也會(huì)對(duì)原子的擴(kuò)散過程造成影響。6.2力學(xué)性能分析比較五組試樣的硬度值，中碳鋼原始組織的硬度最高，達(dá)到622.66HV。涂有高熵合金涂層的四組試樣硬度依次降低，并沒有起到預(yù)想中的提高中碳鋼表面強(qiáng)硬度的作用。分析出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因：首先，在1000℃及1000℃以上的高溫環(huán)境下，中碳鋼基體已經(jīng)出現(xiàn)軟化現(xiàn)象。其次，在測(cè)試維氏硬度的時(shí)候，每次都是隨機(jī)打點(diǎn)進(jìn)行該點(diǎn)的硬度測(cè)量，我們并不能保證針頭每次都能打在高熵合金滲入層上。6.3總結(jié)（1）通過多次試驗(yàn)得到了高熵合金涂層材料的最佳配制工藝：1）松香和松節(jié)油按1：3配制成過飽和溶液2）高熵合金八組元按摩爾比Al:Cr:Co:Fe:Ni:Mo:Ti:Si=1:1:1:1:1:1:0.75:0.25），混合攪拌均勻3）將兩者混合成膏狀均勻涂敷在金屬基體上。真空燒結(jié)的最佳工藝：1）先在恒溫加熱爐里（100℃）加熱和保溫