CoCrMnNiMox高熵合金涂層的組織和耐磨耐蝕性研究

張 欣，蔣淑英，楊昊炎，張恒瑋，胡偉偉

(中國石油大學(xué)(華東) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266580)

0 前 言

N80 鋼作為油套管用鋼材在油田開采中被廣泛使用，油套管通過相鄰的接箍連接成上千米的傳輸管線，在采油過程中常因腐蝕和磨損等問題發(fā)生破損造成傳輸管線失效或其使用壽命嚴(yán)重縮短[1]。同時，伴隨著海洋油氣資源開發(fā)步伐的不斷加快，鋼結(jié)構(gòu)大量出現(xiàn)在海上，尤其是在海上作業(yè)平臺等重要環(huán)節(jié)，關(guān)鍵零部件的防腐問題不容忽視[2，3]。研究開發(fā)防腐蝕材料，在加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時，能夠在一定程度上減少腐蝕引起的各種經(jīng)濟(jì)損失[4]，因此，有必要設(shè)計高耐磨耐腐蝕材料或提高N80 鋼的耐磨耐腐蝕性能。一個好的方法是在N80 鋼表面制備耐磨耐蝕性涂層，以提高N80 鋼在海水或腐蝕環(huán)境中的耐腐蝕和耐磨性能。

通過打破經(jīng)典的合金設(shè)計理念，設(shè)計出高熵合金(HEA)這種含有五個或更多原子分?jǐn)?shù)相等或接近相等的主要元素的合金[5－8]。由于高混合熵效應(yīng)，HEA 傾向于形成面心立方(FCC)，體心立方(BCC)或六方密包(HCP)結(jié)構(gòu)的無序固溶體，而不是復(fù)雜的金屬間化合物[5]。高熵合金中多種元素的隨機(jī)排列導(dǎo)致特定的局部無序化學(xué)環(huán)境，預(yù)期其獲得獨(dú)特的耐腐蝕行為。然而從經(jīng)濟(jì)方面來看，由于合金元素昂貴，通過鑄造合成塊狀HEA 的成本較高，而利用激光熔覆[9－11]等技術(shù)在碳鋼表面制備高熵合金涂層，不僅可以提高工件的性能，還能節(jié)省貴金屬的使用。因此，高熵合金表面涂層技術(shù)及其應(yīng)用開發(fā)具有重要意義[12，13]。……