ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА НАПЫЛЕНИЯ И ВАКУУМНОГО ОТЖИГА НА МИКРОСТРУКТУРУ И ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ ВЫСОКОЭНТРОПИЙНЫХ ПОКРЫТИЙ CoCrFeNiMn ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ

В данном исследовании покрытия на основе высокоэнтропийного сплава CoCrFeNiMn были нанесены на подложки из нержавеющей стали 316L с помощью воздушно-плазменного напыления с двумя различными режимами. После напыления покрытия были подвергнуты вакуумному отжигу при 500°C. Целью работы было изучение влияния скорости потока водорода и последующего отжига на фазовый состав, микроструктуру и механические свойства покрытий. Рентгеновский фазовый анализ показал, что во всех образцах преобладает гранецентрированная кубическая (ГЦК) структура, но после отжига, особенно в режиме APS 2, наблюдается образование σ-фазы и оксидных фаз MnO и MnCr₂O₄. По данным РЭМ/ЭРС установлена слоистая микроструктура, типичная для напыленных воздушно-плазменным распылением покрытий, и повышенное содержание кислорода в верхней зоне покрытий после отжига. Наибольшая микротвердость 390 HV₀,₂ была зафиксирована для покрытия APS 2a, что связано с образованием твердых вторичных фаз. Однако испытания на износ показали, что наилучшая износостойкость наблюдалась у покрытий, полученных с использованием режимов APS 1 и APS 1a, благодаря более стабильной фазовой структуре и меньшей склонности к окислению. Полученные результаты подчеркивают важность комплексной оптимизации параметров напыления и условий отжига для улучшения эксплуатационных характеристик покрытий на основе ВЭС в условиях трения и износа.

1. Yeh J.W. Alloy design strategies and future trends in high-entropy alloys / J.W. Yeh // Jom. – 2013. – V. 65, V. 12. – P. 1759-1771.

2. The sliding wear behaviour of CoCrFeMnNi and AlxCoCrFeNi high entropy alloys at elevated temperatures / J. Joseph et al // Wear. – 2019. – Т. 428. – P. 32-44.

3. Tensile yield strength of a single bulk Al0. 3CoCrFeNi high entropy alloy can be tuned from 160 MPa to 1800 MPa / B. Gwalani et al // Scripta Materialia. – 2019. – Т. 162. – P. 18-23.

4. Development and exploration of refractory high entropy alloys – A review / O.N. Senkov et al // Journal of materials research. – 2018. – Т. 33, V. 19. – P. 3092-3128.

5. An investigation on the wear and corrosion resistance of AlCoCrFeNi high-entropy alloy coatings enhanced by Ti and Si / Z. Li et al // Surface and Coatings Technology. – 2024. – Т. 487. – P. 130949.

6. Corrosion resistance of CoCrFeNiMn high entropy alloy coating prepared through plasma transfer arc claddings / P.H. Gao et al // Metals. – 2021. – Т. 11, V. 11. – P. 1876.

7. Microstructural development in equiatomic multicomponent alloys / В. Cantor et al // Materials Science and Engineering: A. – 2004. – Т. 375. – P. 213-218.

8. Nong Z.S. Wear and oxidation resistances of AlCrFeNiTi-based high entropy alloys / Z.S. Nong, Y.N. Lei, J.C. Zhu // Intermetallics. – 2018. – Т. 101. – P. 144-151.

9. Sun H. Unveiling the effect of vacuum heat treatment on HVOF-sprayed high entropy cantor alloy coatings: Microstructure, diffusion behavior and mechanical property / H. Sun, H. Ding, T. Liu // Journal of Materials Research and Technology. – 2024. – Т. 33. – P. 9033-9043.

10. Function of Si on the microstructure, mechanical property and high temperature corrosion resistance of TiAlMoNbWSix HEA film / Н. Zhang et al // Materials Chemistry and Physics. – 2024. – Т. 319. – P. 129336.

11. Investigation of hardness, tribological and adhesion properties of TiAlNiVN HEA films heat treated at different temperatures / A.M. Yılmaz et al // Tribology International. – 2024. – Т. 197. – P. 109739.

12. Wear-induced microstructural evolution in CoCrNi-based high-entropy alloys at cryogenic temperature / Y. Geng et al // Materials Science and Engineering: A. – 2024. – Т. 894. – P. 146185.

13. Phase evolution and solidification cracking sensibility in laser remelting treatment of the plasmasprayed CrMnFeCoNi high entropy alloy coating / C. Wang et al // Materials & Design. – 2019. – Т. 182. – P. 108040.

14. On the study of thermal-sprayed Ni0. 2Co0. 6Fe0. 2CrSi0. 2AlTi0. 2 HEA overlay coating / W.L. Hsu et al // Surface and Coatings Technology. – 2017. – Т. 316. – P. 71-74.

15. Thermal sprayed high-entropy NiCo0. 6Fe0. 2Cr1. 5SiAlTi0. 2 coating with improved mechanical properties and oxidation resistance / W.L. Hsu et al // Intermetallics. – 2017. – Т. 89. – P. 105-110.

16. The microstructure and strengthening mechanism of thermal spray coating NixCo0. 6Fe0. 2CrySizAlTi0. 2 high-entropy alloys / L.M. Wang et al // Materials Chemistry and Physics. – 2011. – Т. 126, V. 3. – P. 880-885.

17. Wear behavior of HVOF-sprayed Al0. 6TiCrFeCoNi high entropy alloy coatings at different temperatures / L. Chen et al // Surface and Coatings Technology. – 2019. – Т. 358. – P. 215-222.

18. Deposition of FeCoNiCrMn high entropy alloy (HEA) coating via cold spraying / S. Yin et al // Journal of Materials Science & Technology. – 2019. – Т. 35, V. 6. – P. 1003-1007.