通过TIG焊接工艺在AISI 1050钢上沉积FeCoCrNiMo高温合金（HEA）涂层的机械失效及磨料磨损行为研究

高熵合金包覆层通过TIG焊接制备，研究其机械性能与耐磨性。分析三种硬度样本的弯曲强度（最高1234.12 MPa）及磨损体积（最低71.76 mm3），发现均匀微结构与平衡硬度提升性能，低硬度样本因界面结合弱和缺陷导致性能下降31.9%。磨损机制包括裂纹萌生、偏转、微沟槽及分层。|高熵合金|TIG焊接|耐磨性|机械性能|失效机制

　　

摘要

高熵合金（HEA）涂层正在被积极研究用于提高工程钢的机械性能和耐磨性。然而，关于使用经济高效的TIG焊接方法沉积这些涂层后的机械失效和磨料磨损行为，目前了解甚少。本文研究了沉积在AISI 1050钢上的FeCoCrNiMo高熵合金涂层的机械响应、失效模式及磨损行为。根据作者之前的研究结果，选择了三种在不同TIG焊接条件下制备的高熵合金涂层样品（样品1、2和3），并对其进行详细分析，以探讨工艺参数的变化如何影响其机械性能和磨料磨损行为。在不同的TIG焊接条件下，制备了三种具有最高、最优和最低硬度的涂层样品，并通过三点弯曲试验、干砂橡胶轮磨损试验以及SEM、EDS、XRD和3D表面轮廓测量等手段对其微观结构进行了详细表征。优化后的样品在3.78%应变下的抗弯强度达到1234.12 MPa，体积损失最小，仅为71.76 mm3。体积损失最小的原因在于其均匀的微观结构和适中的延展性硬度。相比之下，低硬度样品的抗弯强度和严重的磨料损伤降低了31.9%，这是由于界面结合强度低和微观结构缺陷所致。断裂分析和磨损分析表明，常见的失效和磨损机制包括裂纹萌生、裂纹偏转、微沟形成、犁形磨损和分层。研究结果表明，通过适当控制TIG焊接参数，可以制备出具有高机械完整性和耐磨性的FeCoCrNiMo高熵合金涂层，适用于各种复杂的表面工程应用。