Page 145 - 零件加工技术与智能化发展

第三章 不锈钢加工技术

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（DSconf≥13.382J·mol ·K ）。与传统材料不同，成分复杂的多主元高熵合金，
其组成元素的原子在晶格位置随机分布。所以，高熵合金在热力学上具有高熵效
应，增进了组元间的相溶性，避免了合金中产生复杂相或者金属间化合物；其在

结构上的晶格畸变效应提高了能量，提升了高熵合金的固溶强化效果，从而抑制
位错，提高强度；在动力学上具有迟滞扩散效应，导致合金中容易产生非晶或纳
米晶；在性能上具有鸡尾酒效应，合金的整体性能既是多组元的集体效应，又可
因某一元素的添加展现出不同性质。

激光熔覆技术制备高熵合金涂层是近年来的研究热点。Chao 等使用同轴送
粉法在 253MA 不锈钢表面上制备 Al x CoCrFeNi（x ＝ 0.3、0.6 和 0.85）高熵合金
（HEA）熔覆层，研究了关键工艺变量对高熵合金熔覆层形成以及沉积层与基材

之间成分混合的影响。结果表明，当 Al 摩尔分数从 0.3 增加到 0.6 和 0.85，高熵
合金熔覆层显示出从 FCC 到 FCC+BCC 和 BCC 的晶体结构演变，并且显微硬度
增加。但是与此同时，Al 含量的增加却导致涂层的微观结构稳定性降低，因此
提高了涂层在 1000℃下等温处理时的热软化水平。Zhang 等通过激光熔覆技术在
301 不锈钢表面制备低成本的 AlCoCrFe x Ni（x ＝ 1.5，2.5）高熵合金（HEA）涂

层，并研究了它们的微观组织演变、力学性能和磨损行为。研究表明，在两种涂
层中都鉴定出富 Fe-Cr 的无序 BCC（A2）相和富 Al-Ni 的有序 BCC（B2）相。
当 Fe 的摩尔分数为 1.5 时，A2/B2 的形态为含 A2 沉淀的 B2 基体。但当 Fe 的摩

尔分数为 2.5 时，A2/B2 的形态为含 B2 沉淀的 A2 基体。两种不同比例涂层的磨
损机理都为磨粒磨损和氧化磨损。并且与 Fe 1.5 涂层相比，Fe 2.5 涂层由于沉淀强
化效果不同，具有较高的强度和较好的耐磨性。
（二）熔覆层质量的影响因素
不锈钢表面激光熔覆涂层的质量通常取决于熔覆材料及熔覆工艺的选择。熔

覆工艺主要包括粉末进给方式、工艺参数及其他影响因素。
1. 粉末进给方式
（1）预置粉末式激光熔覆

预置粉末式激光熔覆又称两步法，是将准备好的熔覆材料预先置于基体材料
表面上的熔覆位置，再用激光光束扫描熔覆材料使其熔化。此种方式最常用的熔
覆材料为粉体材料，预置粉材的主要方法包括热喷涂法和黏结法。其中常用的热
喷涂方法有火焰喷涂、等离子喷涂等，热喷涂法的优势在于能在极短的时间内获

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