超音速火焰喷涂（AlCoCrFeNi）_1-X（WC-10Co）_X涂层的空蚀与腐蚀行为研究

【作者】 魏峥； 吴玉萍； 洪晟；

【机构】 河海大学力学与材料学院；

【摘要】 水工机械过流部件在运行过程中往往受到空蚀与腐蚀破坏。空泡溃灭造成的反复冲击使材料表面发生变形、断裂、剥落,导致设备的使用寿命大幅下降。如何提高过流部件表面的抗空蚀腐蚀性能是材料表面工程研究的热点之一。本文采用超音速火焰喷涂技术在水力机械常用不锈钢06Cr13Ni5Mo上制备（AlCoCrFeNi）_1-X（WC-10Co）_X（X=0,25,50 wt.%,依次命名为HEA1、HEA2、HEA3涂层）高熵合金复合涂层,并对其组织结构、力学性能、耐腐蚀性能与抗空蚀性能进行研究。涂层中WC-10Co添加量与对涂层组织结构、硬度与孔隙率具有显著的影响。超音速火焰喷涂的涂层组织结构致密,呈层片状依次沉积在不锈钢表面。随着WC-10Co添加量的上升,涂层孔隙率不断上升,涂层厚度下降。HEA1涂层由FCC（CoCrFeNi）与BCC（AlCoCrFeNi）两种相组成,BCC相为主相。HEA2与HEA3涂层中出现的WC增强相提高了涂层抵抗变形的能力。不锈钢的耐腐蚀性能最优,HEA1涂层耐腐蚀性能略低于不锈钢,随着WC-10Co添加量的增加,涂层的耐腐蚀性能依次下降。HEA1涂层表面腐蚀破坏优先发生在FCC与BCC相界面处且FCC相的耐腐蚀性能优于BCC相。添加WC-10Co后,腐蚀破坏主要发生在WC-10Co与高熵合金交界处,各相之间的电荷转移加速了涂层的腐蚀破坏。无论在蒸馏水中还是在3.5 wt.%NaCl溶液中,涂层的抗空蚀性能均优于06Cr13Ni5Mo水电不锈钢。涂层在空蚀过程中的主要破坏形式为层片状剥落。添加WC-10Co后,WC-10Co可以阻止涂层中裂纹的扩展,提高涂层在蒸馏水中的抗空蚀性能。在3.5 wt.%NaCl溶液中,空蚀腐蚀相互促进,耐腐蚀性能较好的HEA1涂层抗空蚀性能最优。添加WC-10Co的涂层的耐腐蚀性较差,V_EC远超06Cr13Ni5Mo水电不锈钢与HEA1涂层。在涂层的失效区域,不锈钢与涂层间形成原电池加速腐蚀破坏,空蚀坑底部空蚀腐蚀破坏程度比涂层表面更加严重。更多还原