45钢基体表面熔渗高熵合金组织及性能研究.docx

1、45钢基体表面熔渗高熵合金组织及性能研究摘要：高熵合金是一种新型的合金，一般由五种以上主要元素构成,每种元素的原子百分比在5%35%之间。与传统合金相比，具有优良的性能。比如：耐高温、耐腐蚀、高强度、高硬度等。可以这样说，高熵合金的发现大大提高了合金的性能，与此同时，也扩大了金属的选择范围。涂层是涂料一次施涂所得到的固态连续膜，是为了防护，绝缘，装饰等目的，涂布于金属，织物，塑料等基体上的塑料薄层。涂料可以为气态、液态、固态，通常根据需要喷涂的基质决定涂料的种类和状态。近年来,金属表面的涂层引起了人们极大的注意。表面涂层可提高零件的耐腐蚀、摩擦、磨损和疲劳。人们都致力于寻找具有超高玻璃化形成能

2、力的合金。有人认为非晶或玻璃的原子混乱度高或熵高，而高熵必然导致高的玻璃化形成能力，所以有人提出一个混乱理论。但是，后来有学者发现高熵和高的玻璃化形成能力并不一致，倒是发现有些高混合熵合金可以形成单相固溶体。关键词：高熵合金，涂层，表面熔渗45 steel substrate surface aluminized high entropy alloys technology and performance studyAbstract: The high entropy alloy is one kind of new alloys. Generally it inclouds five or

3、more major elements, atomic percentage of each element in the 5% to 35%. Comparing with the traditional alloys, the high entropy alloy have excellent performance, for instance hight emperature resistant, corrosion resistant, high strength, high hardness, and soon. We can say that the discovery of hi

4、gh entropy alloy improves the properties of alloys, meanwhile, also expands metal selection.The coating is a solid continuous film coating a coating obtained, for protection,insulation, decoration and other objective, coating on the metal, fabric, plastic thin plastic substrates. Gaseous, liquid, pa

5、int can be solid, usually according to the decision matrix spraying type and the state of coating. In recent years,coating on the surface of metal has aroused great attention. Surface coating can improve the corrosion resistance of the parts, friction, wear and fatigue.This paper presents the high e

6、ntropy alloy is the development of bulk amorphous alloys based on twentieth Century 90s. Some people think that non crystalor glass atomic disorder or entropy is high, and the high entropy will inevitably lead to the high glass forming ability, so some people propose a chaos theory.However, later sc

7、holars have found that high entropy and high glass forming ability is not consistent, it is found that some high entropy of mixing alloy can form a single-phase solid solution.Keywords: high entropy alloy, coating, surface infiltration目 录1 绪论101.1介绍高熵合金的概念 101.1.1 高熵合金的组织结构101.1.2 高熵合金的性能特点111.2 高熵合

8、金制造工艺111.2.1 电弧熔炼法111.2.2 高频感应炉加热熔炼121.2.3 其他熔炼方法121.3 高熵合金国内外的研究现状131.4 涂层技术141.4.1 涂层技术简介141.4.2 图层分类151.4.3 涂层技术应用152 熔渗高熵合金试样的制备 182.1 配置高熵合金 182.1.1 八组元高熵合金制备 18 2.1.2 五组元高熵合金制备 19 2.2 粘结剂的配制202.3 熔渗高熵合金试样的制备 212.4 高熵合金试样制备使用仪器 213 45钢基体熔渗高熵合金工艺研究233.1 45钢材料的成分组织性能及用途介绍233.2 两种熔渗高熵合金工艺243.2.1 热

9、处理炉加热熔渗高熵合金工艺253.2.2 感应加热熔渗高熵合金工艺273.2.3 五组元感应加热熔渗效果283.2.4 八组元感应加热熔渗效果283.3 基体熔渗高熵合金工艺研究使用仪器293.3.1 金相抛光机293.3.2 XJP-6A倒置金相显微镜34 研究高熵合金显微组织及性能334.1 维氏硬度计334.1.1 维氏硬度计原理334.1.2 维氏硬度表示方法344.1.3 维氏硬度试验操作步骤344.1.4 维氏硬度试验特点344.1.5 维氏硬度试验注意事项354.1.6 维氏硬度试验的分类和试验力选择365 45钢基体表面高熵合金性能测试375.1 45钢基体表面硬度375.2

10、高熵合金熔渗45钢基体表面后热处理炉的维氏硬度385.2 高熵合金熔渗45钢基体表面后感应加热的维氏硬度39结论40参考文献41致谢44III1绪论1.1介绍高熵合金的概念到目前为止，传统合金的配方仍不脱离以1种金属元素为主的观念，人类依此观念配制不同合金，采用不同的制造加工工艺，进而应用到不同的地方，都是在这个框架下发展及改善的。另外，传统合金的发展经验告诉我们，虽然可以通过添加特定的少量合金元素来改善合金的性能，但合金元素种类的过多会导致很多化合物尤其是脆性金属间化合物的出现，从而导致合金性能的恶化，如变脆，此外，也给材料的组织和成分的控制带来很大困难，因此合金元素的种类越少所能得到的金属

11、内部结构越单纯。但是上世纪90年代初，台湾学者提出了多主元高熵合金的概念，即：就是多种主要元素的合金。在该合金中，其中每种主要元素都具有高的原子百分比，但不超过35%，因此没有一种元素能占 有5O以上，也就是说这种合金是由多种元素集体领导而表现其特色。而且研究表明，多种主元素倾向混乱排列而形成简单的结晶相。因为没有人用过如此多种主元素做出单纯的晶体结构，所以这一发现前所未见。高熵合金拥有许多特性，而极高的硬度、耐温性以及耐蚀性是其显著特点。而高熵合金材料在铸态或是完全回火状态等工艺处理下所表现出的微结构纳米化、非晶态倾向也使得高熵合金在应用性方面有着广阔的前景。1.1.1高熵合金组织结构传统合

12、金的发展经验认为，合金元素种类较多时会产生多种金属间化合物，不但难以分析且材质变脆，缺乏应用性。而且经典的Gibbs相率认为，n种元素的合金系统所能产生的平衡相的数目p=n+1，在非平衡凝固时形成的相数pn+1。然而中国台湾学者对高熵合金的研究 却发现并非如此。他们发现多主元高熵合金凝固后不仅不会形成数目众多的金属间化合物，反而会形成简单的体心立方或面心立方相甚至非晶质，有时还会附带另一晶间化合物相，且所得相数pn+1。他们把其中原因归结为高熵效应。NiAl、TiA1等强金属间化合物的形成熵分别为138R和206R，与n=5时的混合熵在相同范围。换句话说，如果元素数目较多而导致系统的混合熵比形成金属间化合物的熵变还要大时，高熵效应就会抑制脆性金属问化合物的出现，促进元素间混合形成简单的体心立方或面心立方结构，有时还会附带另一晶间化合物相。在铸态和完全回火态都会析出纳米相结构甚至非晶质结构是高熵合金的重要特色，而传统的合金或者大块非晶合金只有在特殊的热处理条件状态下才可能析出同样的纳米结构相。微结构的纳米化可增进许多力学、电化学及物理性能。当高熵合金熔化时，所含元素混乱排列 成为液体，凝固为固相后，因涉及多元素的扩散及再