[发明专利]基于WC加入量的CoCrFeNiWC复合涂层制备工艺

说明书

本发明属于精密冶金技术领域，尤其涉及一种基于WC加入量的CoCrFeNiWC复合涂层制备工艺，采用CoCrFeNi高熵合金与WC颗粒复合材料，通过激光熔覆的方法在H13钢表面获得CoCrFeNi/WC复合涂层，并且通过控制WC的加入量得出其对复合涂层的组织和性能的影响，进而得出一般规律。

技术领域

本发明属于精密冶金技术领域，尤其涉及一种基于WC加入量的CoCrFeNiWC复合涂层制备工艺。

背景技术

Abstract在金属陶瓷复合材料中，高熵合金作为粘结相具有如抑制陶瓷晶粒的生长，提高抗蚀和抗氧化性能或共同提高强度、硬度和韧性等特点。为了探索HEA/WC复合涂层中WC的影响规律，利用激光熔覆的方法在H13基体上制备CoCrFeNi/WC复合涂层(其中WC的质量比例分别为0、10％、20％、30％、40％)，并研究了WC对高熵合金复合涂层的组织、结构、耐磨性以及耐腐蚀性能的影响。随着WC的加入，大量的WC在激光的高能量下会发生分解并溶于FCC基体相中，涂层结构也会由单相FCC结构逐步变为FCC+金属间化合物+未熔WC的复相结构，并且FCC基体相的晶格畸变量也会随着WC的加入而增大。此时，通过固溶强化的FCC基体相以及树枝状析出的金属间化合物和共晶混合物使得涂层的耐磨性提高。当加入过量WC时，涂层中会出现大量未熔颗粒，溶于FCC基体的WC趋于饱和，此时FCC基体相的晶格畸变反而减少，同时涂层中也会出现大量的偏析、裂纹等缺陷，从而使得涂层的耐磨性降低。此外，通过在3.5wt.％NaCl溶液中的电化学测试。

传统的合金材料主要以一种元素为主元素，辅以少量其他的元素来达到改善金属性能的目的。但是过多的元素种类会使得合金的结构复杂化，同时易生成脆性金属间化合物，从而降低材料的性能。然而高熵合金的提出打破了传统合金的设计思路，以多种元素共同作为主元素并相互影响，因而具备了常规材料所不具备的优良的性能。目前，对于高熵合金的性能已经不仅仅满足于单一的合金性能，复合高熵合金的研究有望获得更加优异的性能

在金属陶瓷复合材料中，高熵合金作为粘结相具有如抑制陶瓷晶粒的生长，提高抗蚀和抗氧化性能或共同提高强度、硬度和韧性等特点，因此在使用高熵合金作为金属陶瓷中粘结相的研究得到越来越多的重视。同时碳化钨(WC)作为强化相已被应用到许多合金体系中，高熵合金复合WC的研究引起了研究者的兴趣。相比传统材料，HEA/WC复合材料的力学性能、抗腐蚀性能和耐磨性能等更好。目前，通过激光熔覆法得到了CrMnFeCoNi/WC复合材料，由于Cr23C6析出物的形成，促进了晶粒的非均质成核，阻碍了滑移带的扩展，相对于单一合金复合WC后材料的抗拉强度显著提高。目前，采用激光熔覆技术在304不锈钢基体上制备了HEA/WC复合涂层，通过激光熔覆技术，实现了高熵合金涂层与不锈钢基体的冶金结合，并且加入的WC颗粒完全分解。在未加入WC时高熵合金涂层为BCC相与Laves两相交替生长的共晶组织，加入WC后生成金属间化合物NbC，共晶组织发生解离并逐渐消退，这一趋势随WC含量的增加而增加。当WC质量分数为25％时共晶组织完全消失，Laves相开始聚集生长。由此可见，WC的加入不仅仅是作为强化相与HEA简单地复合，更加会影响HEA相的生成并进而影响复合材料的组织形成过程。

发明内容

本发明为了探索HEA/WC复合涂层中WC的影响规律，采用常见的CoCrFeNi高熵合金与WC颗粒复合材料，通过激光熔覆的方法在H13钢表面获得CoCrFeNi/WC复合涂层，并且通过控制WC的加入量得出其对复合涂层的组织和性能的影响，进而得出一般规律的基于WC加入量的CoCrFeNiWC复合涂层制备工艺。

本发明的技术方案：一种基于WC加入量的CoCrFeNiWC复合涂层制备工艺，采用CoCrFeNi高熵合金与WC颗粒复合材料，通过激光熔覆的方法在H13钢表面获得CoCrFeNi/WC复合涂层，并且通过控制WC的加入量得出其对复合涂层的组织和性能的影响，进而得出一般规律。

一种基于WC加入量的CoCrFeNiWC复合涂层制备工艺，步骤如下：