激光熔覆法制備WC-Co球粒強化高熵合金復(fù)合硬質(zhì)涂層的組織與性能

藍陽，馬青原，楊紫涵，張文慧，彭英博, ，鄭俊，張偉，劉惠仁，許雄亮

(1.中南大學(xué) 粉末冶金國家重點實驗室，長沙 410083；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院，南京 210031；3.廈門理工學(xué)院 材料科學(xué)與工程學(xué)院，廈門 361024；4.株洲金韋硬質(zhì)合金有限公司，株洲 412100)

激光熔覆涂層在改善傳統(tǒng)鋼鐵材料的表面力學(xué)性能、耐磨性能、耐蝕和抗疲勞性能等方面具有明顯優(yōu)勢，尤其是在大型且高價值裝備的關(guān)鍵零部件修復(fù)中具有很高的應(yīng)用價值，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、軌道等領(lǐng)域。高熵合金(high entropy alloy, HEA)是5種或更多種元素的相等或近等原子比的合金[1]，具有較好的熱穩(wěn)定性、高硬度、優(yōu)異的延展性，以及良好的抗氧化性能和耐腐蝕性能，以激光熔覆法制備的高熵合金涂層已成為研究熱點[2-6]。眾所周知，在復(fù)合涂層中添加硬質(zhì)相顆?？娠@著提升涂層的硬度和耐磨性能。WC因具有高熔點、高硬度、良好的化學(xué)和熱穩(wěn)定性而成為應(yīng)用最廣的硬質(zhì)相候選材料，以WC增強的硬質(zhì)復(fù)合涂層受到廣泛關(guān)注[7-9]。PENG等[10]采用激光熔覆制備了厚度較大的WC顆粒增強FeCoCrNi高熵合金復(fù)合涂層，WC顆粒與HEA實現(xiàn)良好的冶金結(jié)合，涂層具有較高的黏結(jié)強度和較低的孔隙率。BAO等[11]采用激光熔覆制備的 WC顆粒增強 FeCoCrNiB高熵合金復(fù)合涂層具有較高的硬度和較好的耐蝕性能。然而在激光熔覆過程中，較高的熔池溫度易導(dǎo)致WC相脫碳甚至溶解，形成脆性金屬碳化物，從而降低涂層的硬度和耐磨性能。研究發(fā)現(xiàn)[12]，在WC顆粒表面鍍覆Co可降低激光熔覆過程中WC顆粒對能量的吸收率，緩解WC的溶解；并且Co與WC良好的潤濕性可增強硬質(zhì)相與基體的界面結(jié)合，從而提高涂層的耐磨性能和熱疲勞性能[13]。本文作者分別添加WC-Co和WC球粒作為硬質(zhì)相，通過激光熔覆制備硬質(zhì)相質(zhì)量分數(shù)為 5%的 FeCoCrNiMo0.15高熵合金基復(fù)合涂層，重點研究WC-Co/HEA復(fù)合涂層的顯微組織和摩擦磨損行為以及電化學(xué)腐蝕行為，并對比分析WC/HEA和WC-Co/HEA復(fù)合涂層中硬質(zhì)相的強化機制，為進一步研究硬質(zhì)相增強高熵合金復(fù)合涂層提供參考。

1 實驗

1.1 原料

用Fe、Co、Cr、Ni、Mo等高純金屬塊體(純度w均為99.99%)為原料，采用惰性氣體霧化設(shè)備(英國鳳凰科技工業(yè)有限公司)制備 FeCoCrNiMo0.15高熵合金粉末，粉末的名義成分列于表1。霧化介質(zhì)為純度(體積分數(shù))大于 99.99%的氬氣，霧化溫度1 600 ℃，霧化壓力3.5 MPa，制得的高熵合金粉末氧含量(質(zhì)量分數(shù))小于 0.03%。取粒度分布主要在 58～96 μm 的FeCoCrNiMo0.15高熵合金粉末作為激光熔覆涂層的主要原料，硬質(zhì)相顆粒為鑄造 WC球粒(項目合作方提供，粒徑為50～100 μm)和WC-Co球粒(洛陽金鷺硬質(zhì)合金工具有限公司生產(chǎn)，粒徑為45～180 μm，WC的質(zhì)量分數(shù)為 94%)。圖1(a)和(b)所示分別為FeCoCrNiMo0.15高熵合金粉末和WC粉末的掃描電鏡背散射電子形貌，圖1(c)所示為WC-Co復(fù)合粉末的掃描電鏡二次電子形貌，圖1(d)為WC-Co粉末顆粒剖面元素分布的EDS掃描圖。從圖1可見，高熵合金粉末為球形或近球形，有少量衛(wèi)星粉；WC顆粒的球形度高，表面較光滑；Co包覆在WC顆粒表面，WC-Co復(fù)合粉末的球形度很高，結(jié)構(gòu)致密，沒有孔洞和裂紋，硬質(zhì)相WC均勻分布。高熵合金粉末和2種硬質(zhì)相粉末的球形度都較高，成分均勻，適用于激光熔覆法制備涂層。

圖1 FeCoCrNiMo0.15高熵合金粉(a)、WC粉末(b)、WC-Co復(fù)合粉末(c)的表面形貌和WC-Co粉末截面的元素面分布圖(d)Fig.1 Surface SEM morphologies of FeCoCrNiMo0.15 high entropy alloy powder (a), WC powder (b),WC-Co composite powder particle (c) and element distribution mapping of cross-section of WC-Co powder (d)

表1 FeCoCrNiMo0.15高熵合金粉末的名義成分Table 1 Nominal composition of FeCoCrNiMo0.15 high entropy alloy powder (mass fraction, %)

1.2 涂層的制備

在 FeCoCrNiMo0.15高熵合金粉末中分別加入 5%(質(zhì)量分數(shù))的WC粉和WC-Co復(fù)合粉末作為硬質(zhì)相，采用激光熔覆法制備硬質(zhì)相質(zhì)量分數(shù)為 5%的WC/HEA和WC-Co/HEA兩種復(fù)合涂層。激光熔覆系統(tǒng)由RF-1000激光器、同軸保護氣輸送系統(tǒng)、自動送粉系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)組成，采用同軸雙通道輸送高熵合金粉末和硬質(zhì)相粉末。304不銹鋼基材的尺寸為20 mm×20 mm×5 mm，激光熔覆前，對基材進行除銹、打磨和拋光，再用酒精清洗，干燥。表2所列為激光熔覆工藝參數(shù)，涂層厚度為0.2～1.4 mm。

表2 激光熔覆FeCoCrNiMo0.15高熵合金復(fù)合涂層的工藝參數(shù)Table 2 Process parameters of laser cladding high entropy alloy composite coating

1.3 組織與性能表征

采用型號為 D/max2550的 X射線衍射儀(XRD)對WC/HEA和WC-Co/HEA復(fù)合涂層的相組成進行分析，實驗靶材為Cu靶，掃描角度范圍為10°～80°，掃描速度為10 (°)/min；利用TESCAN VEGA3 SBH掃描電鏡(SEM)和能譜 X 射線能量散射光譜儀(EDS)對涂層的微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分進行分析。

將WC/HEA和WC-Co/HEA復(fù)合涂層與市場上主流的真空擴散焊制備的 Ni60/WC復(fù)合涂層性能進行對比。用320HVS-5型數(shù)顯維氏硬度計，在載荷為29.42 N、停留時間為15 s的條件下，研究Ni60/WC、WC/HEA和WC-Co/HEA三種復(fù)合涂層沿深度方向的維氏硬度(HV)分布，并以涂層表面、中部和涂層與基材交界處3個位置的硬度平均值作為涂層區(qū)域的平均顯微硬度；在復(fù)合涂層的熱影響區(qū)沿水平方向等距離進行3次硬度測試，計算平均值作為涂層熱影響區(qū)的平均顯微硬度；基材的平均顯微硬度為距涂層/基材結(jié)合處下方 5 mm處沿水平方向等距離 3次測試的硬度平均值。

用HT-1000型高溫摩擦磨損實驗機對Ni60/WC、WC/HEA和WC-Co/HEA復(fù)合涂層試樣進行室溫摩擦實驗。對磨球為直徑5 mm的Si3N4球，硬度(HV)約為1 700 MPa，實驗載荷為5 N，實驗總時間30 min，對磨盤轉(zhuǎn)速為560 r/min，摩擦路徑半徑為3 mm。實驗過程中用與測試儀連接的計算機持續(xù)記錄摩擦因數(shù)(friction coefficient)，獲得摩擦因數(shù)曲線和平均摩擦因數(shù)。用精度為0.000 1 g的分析天平稱取實驗前后試樣的質(zhì)量，計算試樣的磨損質(zhì)量，并用下式計算質(zhì)量磨損率。

式中：Rm為質(zhì)量磨損率，mg/mm；Δm為涂層試樣的磨損質(zhì)量，mg；d為對磨球直徑，mm；n為對磨球轉(zhuǎn)動的總?cè)?shù)。利用TESCAN VEGA3 SBH掃描電鏡(SEM)和能譜 X 射線能量散射光譜儀(EDS)對涂層磨損表面的形貌和磨屑的化學(xué)成分進行分析。

采用 IVIUMnSTAT多通道電化學(xué)工作站的三電極電化學(xué)測試系統(tǒng)測涂層試樣在質(zhì)量分數(shù)為3.5 % 的NaCl溶液中的腐蝕行為。復(fù)合涂層的上表面作為電化學(xué)腐蝕測試面，用絕緣環(huán)氧樹脂將其余各面密封，避免與電解液接觸。用浸泡在溶液中的傳統(tǒng)三電極電池進行電化學(xué)測試，工作電極(working electrode, WE)為涂層試樣，對電極(counter electrode, CE)為pt片，參比電極(reference electrode, RE)為飽和甘汞電極(saturated calomel electrode, SCE)。為了獲得具有良好可重復(fù)性的極化曲線，在動電位極化之前，將樣品浸入水中，允許其自由腐蝕至少30 min，以達到開路電位(open circuit potential, OCP)的準(zhǔn)靜態(tài)值。電化學(xué)實驗以 1 mV/s的掃描速度進行，初始電位(E(vs.OCP))為-0.25 V。為了確認數(shù)據(jù)的可重復(fù)性，所有涂層試樣的電化學(xué)實驗均在環(huán)境溫度下進行至少3次。根據(jù)動態(tài)極化曲線，利用Butler-Volmer (ThalesXT5.1.4軟件)分析在-20～20 mV區(qū)域的電位(Ecorr)，擬合得到自腐蝕電流密度Jcorr。

2 結(jié)果與討論

2.1 顯微組織

圖2所示為WC/HEA和WC-Co/HEA復(fù)合涂層的XRD譜，圖3所示為涂層的截面SEM形貌。由圖2可知，WC/HEA涂層主要由CoCx和FCC相(FeCoCrNi固溶體)組成，WC-Co/HEA涂層主要由WC、CoCx和FCC相(FeCoCrNi固溶體)組成。WC/HEA涂層中幾乎找不到WC的特征峰。從圖3明顯看出部分WC發(fā)生溶解，與基體合金中的其他元素反應(yīng)生成硬質(zhì)相，未溶解的WC對涂層起顆粒強化作用。尺寸較小的WC顆粒完全溶解，形成自由的 W、C原子，與 Cr、Co等原子結(jié)合形成新的化合物，新生成的化合物在涂層中均勻分布，對涂層起彌散強化作用[14]。雖然WC添加量較少，XRD仍檢測出WC/HEA和WC-Co/HEA復(fù)合涂層中存在CoCx，這是激光熔覆過程中WC顆粒溶解產(chǎn)生的C原子與高熵合金的黏結(jié)相中Co原子反應(yīng)，形成碳化物CoCx[15-16]，反應(yīng)式為：Co+xC→CoCx，CoCx硬質(zhì)相可提高涂層的硬度和耐磨性能。WC-Co/HEA涂層中存在少量WC相，一是因為對于WC-Co球粒，WC的球形度高，且其表面的Co包覆層致密，氣孔和裂紋較少，故WC分解有所緩解；二是WC顆粒表面的Co層吸收部分激光熔覆過程中產(chǎn)生的熱量，使得擴散到WC中的熱量減少，進而使C原子的擴散減少，從而緩解WC的溶解；三是因為Co對WC的潤濕性很好，使高熵合金的黏結(jié)相和WC硬質(zhì)相間的結(jié)合能力增強，有效提高黏結(jié)相對WC的把持力，從而減少WC的溶解。

圖2 WC/HEA和WC-Co/HEA復(fù)合涂層的XRD譜Fig.2 XRD patterns of WC/HEA and WC-Co/HEA composite coatings

從圖3(a)看出 WC/HEA涂層與基體的界面較規(guī)則；殘余WC顆粒較少，且WC顆粒未保持原來的球形，而是呈不規(guī)則形狀且分布不均勻，這是由于高溫下WC發(fā)生溶解所致；涂層中存在少量氣孔。WC硬質(zhì)顆粒與基體合金中的金屬黏結(jié)相潤濕性較差，導(dǎo)致激光熔覆過程中液態(tài)WC顆粒沒有在基板上均勻鋪展而出現(xiàn)球化現(xiàn)象，無法凝固成連續(xù)平滑的WC熔池，從而產(chǎn)生孔隙。此外，WC顆粒溶解產(chǎn)生的C與大氣中的O2反應(yīng)生成CO和CO2，在快速凝固過程中，CO和CO2沒有足夠的時間逃離熔池，從而在復(fù)合涂層中形成孔隙。從圖3(b)看出WC-Co/HEA涂層的致密度高，與基體材料形成良好的冶金結(jié)合，涂層與基體的界面較規(guī)則。WC-Co球粒在涂層的中部與底部較多，在涂層表面較少。WC-Co球粒保持完整的球形而沒有溶解或破碎，其原因可能是WC-Co球粒中存在的Co相吸收了部分激光熔覆過程中產(chǎn)生的熱量，從而減少高溫下WC的分解。

圖3 WC/HEA和WC-Co/HEA復(fù)合涂層的截面SEM形貌Fig.3 Cross-section SEM morphologies of composite coatings

圖4所示為 WC/HEA復(fù)合涂層中 WC顆粒與WC-Co/HEA復(fù)合涂層中 WC-Co顆粒周圍的元素分布。圖4(a)中的白色相為 WC，WC顆粒表面形成一層過渡層。W元素呈梯度分布，W含量按WC顆粒、過渡層、高熵合金基體的順序逐步減少，WC顆粒中的W含量最多，基體合金中的W含量極少。過渡層中除W外還含有Fe、Co、Cr、Ni等元素，結(jié)合圖2可知，WC/HEA復(fù)合涂層中的WC顆粒在激光熔覆形成熔池的過程中溶解產(chǎn)生W和C原子，并向高熵合金基體擴散，生成碳化物相 CoCx。從圖4(b)可知，WC-Co/HEA復(fù)合涂層中W元素在WC-Co球粒中分布最多，從WC-Co球粒到高熵合金基體，W元素含量逐漸減少。高熵合金基體中的Fe、Cr、Ni等元素擴散到WC-Co球粒中，表明WC-Co球粒與高熵合金基體實現(xiàn)了良好的冶金結(jié)合。

圖4 WC/HEA和WC-Co/HEA復(fù)合涂層中硬質(zhì)相顆粒周圍的元素分布圖Fig.4 Elements distribution mappings around hard phase particles in the composite coatings

2.2 顯微硬度

圖5所示為Ni60/WC、WC/HEA和WC-Co/HEA復(fù)合涂層截面沿深度方向的顯微硬度(HV)分布。由圖可知，3種涂層的平均顯微硬度較基體都有顯著的提高，Ni60/WC、WC/HEA和WC-Co/HEA涂層的平均顯微硬度分別為 679.71、824.69和 882.55 MPa。WC/HEA和 WC-Co/HEA復(fù)合涂層的硬度相較于Ni60/WC復(fù)合涂層有較大提升，一方面是因為高熵合金涂層所具備的優(yōu)異硬度；另一方面， WC顆粒溶解擴散后，游離W和C的濃度增高，與Co、Cr、Ni等元素發(fā)生反應(yīng)析出碳化物相[17]，這些碳化物相一般硬而脆，均勻分布在涂層中，對涂層產(chǎn)生第二相強化作用，從而提高涂層的硬度[18]。WC/HEA和WC-Co/HEA復(fù)合涂層中某些位置的顯微硬度大于1 400 MPa，是因為這些點附近存在較多的硬質(zhì)相[19]。WC-Co/HEA涂層各區(qū)域的顯微硬度略高于WC/HEA涂層，因為該涂層中彌散分布著WC-Co球粒，包覆在WC表面的Co熔體可吸收部分激光熔覆過程中產(chǎn)生的能量，有效降低WC顆粒對能量的吸收率，從而減少WC的分解。

圖5 幾種復(fù)合涂層各區(qū)域的平均顯微硬度Fig.5 Average microhardness of each region of the composite coatings

2.3 磨損性能

圖6所示為Ni60/WC、WC/HEA和WC-Co/HEA復(fù)合涂層的摩擦因數(shù)曲線。這3種復(fù)合涂層的平均摩擦因數(shù)分別為0.63、0.46和0.40。圖7所示為涂層在摩擦磨損實驗后的質(zhì)量磨損量與磨損率。與Ni60/WC涂層相比，WC/HEA和WC-Co/HEA涂層的摩擦因數(shù)較低，可對 304不銹鋼基材進行更有效的耐磨防護，其原因是WC顆粒和WC-Co球粒以硬質(zhì)相的形式均勻分布在復(fù)合涂層中，對涂層起到彌散強化的作用，提高涂層硬度[20]，降低摩擦因數(shù)；同時硬質(zhì)相顆粒不僅硬度高、耐磨性好，而且抵抗變形的能力較強，難以發(fā)生塑性變形[21]，使摩擦過程中的摩擦阻力減小，從而使摩擦因數(shù)降低。WC-Co/HEA涂層的磨損率與摩擦因數(shù)較WC/HEA涂層稍低，原因是Co與WC牢固地黏結(jié)在一起，可降低WC的溶解，也使涂層中的孔隙率降低，充分發(fā)揮WC硬質(zhì)相的高耐磨特性。此外，Co在磨損表面形成韌性、致密的摩擦膜，使涂層免受進一步磨損，所以磨損率很低[22]。

圖6 幾種復(fù)合涂層的摩擦因數(shù)曲線Fig.6 Friction coefficient curves of the composite coatings

圖7 幾種復(fù)合涂層的磨損量與磨損率Fig.7 Mass loss and wear rate of the composite coatings

圖8所示為Ni60/WC、WC/HEA和WC-Co/HEA復(fù)合涂層的磨損表面形貌。從圖中看出，Ni60/WC涂層的磨損表面出現(xiàn)較大的剝落面積和塑性變形，磨損類型為黏著磨損和磨粒磨損。WC/HEA涂層的磨損表面也呈現(xiàn)剝落與塑性變形特征，表面還存在大量的分層現(xiàn)象。摩擦過程中，WC/HEA涂層中脫落的高熵合金基體作為磨粒，在涂層中產(chǎn)生犁削作用，導(dǎo)致涂層表面出現(xiàn)犁溝；同時，脫落的高熵合金基體在外加載荷作用下被再次壓入磨損表面并形成塑性溝槽。在之后的摩擦磨損過程中，部分WC顆粒脫落，摩擦副之間的磨損從兩體磨粒磨損轉(zhuǎn)變?yōu)槿w磨粒磨損。由此確定 WC/HEA涂層的磨損機制為黏著磨損和磨粒磨損的結(jié)合。涂層表面呈現(xiàn)分層的主要原因有以下兩方面：一方面，激光熔覆過程中的高冷卻速率，而 WC顆粒和高熵合金黏結(jié)相的熱膨脹系數(shù)不同，導(dǎo)致涂層中存在殘余應(yīng)力，持續(xù)的摩擦產(chǎn)生應(yīng)力集中，進而產(chǎn)生微裂紋。微裂紋作為裂紋源，在之后的摩擦過程中，由于外加載荷的作用，磨損表面產(chǎn)生損傷并逐漸積累，層間界面發(fā)生脫層。脫層現(xiàn)象使應(yīng)力在微裂紋尖端處集中，涂層內(nèi)的應(yīng)力重新分布，使脫層擴大，連續(xù)的脫層導(dǎo)致界面裂紋的產(chǎn)生和擴散，最終導(dǎo)致涂層的摩擦磨損性能降低。另一方面，由于WC顆粒在摩擦過程中脫落，高熵合金基體與 Si3N4對磨球直接接觸，基體合金中的金屬元素與氧氣結(jié)合，形成氧化膜，在之后的摩擦過程中氧化膜剝落，導(dǎo)致涂層的磨損表面分層。

圖8 復(fù)合涂層磨損表面的SEM形貌Fig.8 SEM morphologies of wear surface of the composite coatings

從圖8(c)看出，WC-Co/HEA復(fù)合涂層中的WC-Co球粒保存完整，磨損類型主要是黏著磨損。WC-Co球粒周圍的高熵合金基體脫落，表明基體合金也出現(xiàn)黏著磨損。WC-Co/HEA涂層中彌散分布的WC-Co球粒不僅起到彌散強化作用，提升涂層的顯微硬度，還能在摩擦磨損過程中出現(xiàn)選擇性磨損，使高熵合金基體的磨損量不斷減少，最后趨于穩(wěn)定，從而更大程度地提升涂層的摩擦磨損性能。在摩擦實驗中，硬度較低的高熵合金黏結(jié)相優(yōu)先被磨損，鑲嵌在黏結(jié)相中的 WC-Co球粒逐漸暴露于接觸表面，起支撐作用，有效阻止黏著區(qū)域的擴展和剝落，使涂層的抗黏著磨損能力提高。因此，由于涂層的表面硬度較高，且涂層中耐磨性優(yōu)良的硬質(zhì) WC-Co球粒彌散分布并與涂層基體結(jié)合良好，WC-Co/HEA復(fù)合涂層的摩擦磨損性能優(yōu)于Ni60/WC和WC/HEA復(fù)合涂層。

圖9所示為WC/HEA和WC-Co/HEA復(fù)合涂層磨屑的SEM二次電子形貌，表3所列為磨屑的化學(xué)成分。從表3可知，WC/HEA復(fù)合涂層磨屑中包含脫落的WC顆粒，說明在WC/HEA涂層中WC顆粒與高熵合金基體的結(jié)合強度較低，1點處的成分與高熵合金的成分基本吻合。WC-Co/HEA涂層的磨屑不含WC-Co球粒，說明硬質(zhì)相顆粒與基體結(jié)合良好，在持續(xù)的摩擦過程中 WC-Co球粒沒有出現(xiàn)破裂或脫落現(xiàn)象。2點處的化學(xué)成分與基體合金的成分相近，結(jié)合磨屑的SEM形貌可知，WC-Co/HEA復(fù)合涂層也發(fā)生黏著磨損。1點和3點處都含有的Si元素，來自Si3N4對磨球。

圖9 WC/HEA和WC-Co/HEA復(fù)合涂層的磨屑形貌Fig.9 SEM morphologies of wear debris of the composite coatings

表3 圖9中復(fù)合涂層磨屑的化學(xué)成分Table 3 Chemical composition of wear chips of the composite coating in Fig.9

2.4 耐腐蝕性能

圖10所示為Ni60/WC、WC/HEA和WC-Co/HEA復(fù)合涂層在質(zhì)量分數(shù)為3.5%的NaCl溶液中的動態(tài)極化曲線，通過 Tafel曲線外推法得到復(fù)合涂層的極化參數(shù)，列于表4。從表4可知，WC/HEA和WC- Co/HEA涂層的腐蝕電位Ecorr比Ni60/WC涂層的高，自腐蝕電流密度Jcorr比 Ni60/WC涂層小，表明 WC/HEA和WC-Co/HEA復(fù)合涂層的耐腐蝕性能優(yōu)于Ni60/WC涂層。WC/HEA和WC-Co/HEA涂層的腐蝕電流密度存在細微差別，但WC-Co/HEA涂層的腐蝕電位較高，說明其腐蝕反應(yīng)發(fā)生較晚，意味著腐蝕更難發(fā)生[19]。從圖10看出，2種高熵合金基復(fù)合涂層在腐蝕過程中都存在“自發(fā)鈍化”的傾向，而Ni60/WC涂層在腐蝕過程中不具備該傾向。WC/HEA和WC-Co/HEA涂層基體都為高熵合金，合金中的Ni與Cr元素含量較高，這兩種元素均具有較好的耐腐蝕性能。此外，WC/HEA和WC-Co/HEA涂層的組織結(jié)構(gòu)較均勻，并且孔洞和微裂紋等缺陷較少，因此涂層的耐腐蝕性能優(yōu)于Ni60/WC復(fù)合涂層[23]。

圖10 幾種復(fù)合涂層在NaCl溶液中的極化曲線Fig.10 Polarization curves of the composite coatings in NaCl solution

表4 復(fù)合涂層在3.5%NaCl溶液中的極化參數(shù)Table 4 Polarization parameters of the composite coatings in 3.5%NaCl solution

3 結(jié)論

1) FeCoCrNiMo0.15高熵合金(HEA)粉末中分別添加WC和WC-Co球粒硬質(zhì)相，采用激光熔覆法在304不銹鋼基材上制備WC/HEA和WC-Co/HEA兩種高熵合金基復(fù)合涂層。其中的WC/HEA涂層主要由CoCx和 FCC相組成，WC-Co/HEA涂層由 WC、CoCx和FCC相組成。WC-Co/HEA涂層中的WC-Co球粒在基體中均勻彌散分布，與WC/HEA涂層相比，該涂層的WC溶解顯著下降。

2) WC-Co/HEA復(fù)合涂層的平均顯微硬度(HV)為882.55 MPa，平均摩擦因數(shù)為0.4，該涂層的硬度、耐磨性能和耐腐蝕性能優(yōu)于WC/HEA復(fù)合涂層，也優(yōu)于真空擴散焊制備的Ni60/WC復(fù)合涂層。