Состояние исследований и применения высокоэнтропийных и традиционных сплавов, изготовленных посредством лазерного плакирования

Выпуски УФМ $\rightarrow$ Том 21, выпуск 1 (2020)

Я. Гэн$^{1,2}$, С. В. Коновалов$^{1,2}$, С. Чэнь$^{1,2}$

$^1$Университет Вэньчжоу, Институт лазерного и оптоэлектронного интеллектуального производства, 325024 Вэньчжоу, КНР
$^2$Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королёва, Московское шоссе, 34, 443086 Самара, РФ

Получена 04.12.2019; окончательный вариант — 27.02.2020 Скачать  PDF

Аннотация
Целью данной статьи является представление обозрения сплавов с высокой энтропией и традиционных сплавов, изготовленных с использованием метода лазерного плакирования. В статье кратко излагаются последние разработки систем различных материалов, а также рассматриваются разработки в области лазерного плакирования для функциональных покрытий с высокой износостойкостью, хорошей устойчивостью к коррозии, окислению и лучшей медицинской биосовместимостью. Подводя итоги анализа микроструктуры, механических свойств, коррозионной стойкости сплавов с высокой энтропией и покрытий из традиционных сплавов, изготовленных с помощью лазерного плакирования, показано, что оно может улучшить коррозионную стойкость, гомогенизировать размер зерна, увеличить микротвёрдость, а также улучшить некоторые другие свойства. Продемонстрировано, что лазерная наплавка является эффективным методом улучшения механических свойств, микроструктуры и восстановления повреждённых деталей. Таким образом, благодаря этим преимуществам лазерное плакирование успешно применяется в автомобильной и аэрокосмической промышленностях и кораблестроении.

Ключевые слова: высокоэнтропийные сплавы, традиционные сплавы, лазерное плакирование, микроструктура, механические свойства, применение.

Citation: Y. Geng, S. V. Konovalov, and X. Chen, Research Status and Application of the High-Entropy and Traditional Alloys Fabricated via the Laser Cladding, Progress in Physics of Metals, 21, No. 1: 26–45 (2020); doi: 10.15407/ufm.21.01.026

Цитированная литература (68)

X. W. Qiu, Y. P. Zhang, L. He, and C. G. Liu, J. Alloys Compd., 549: 195 (2013). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2012.09.091
A. C. Yeh, Y. J. Chang, C. W. Tsai, Y. C. Wang, J. W. Yeh, and C. M. Kuo, Metall. Mater. Trans. A, 45, No. 1: 184 (2014).
W. Chen, Z. Fu, S. Fang, H. Xiao, and D. Zhu, Mater. Des., 51: 854 (2013). https://doi.org/10.1016/j.matdes.2013.04.061
M. H. Chuang, M. H. Tsai, W. R. Wang, S. J. Lin, and J. W. Yeh, Acta Mater., 59, No. 16: 6308 (2011). https://doi.org/10.1016/j.actamat.2011.06.041
B. Ganesh, W. Sha, N. Ramanaiah, and A. Krishnaiah, Mater. Des., 56: 480 (2014). https://doi.org/10.1016/j.matdes.2013.11.052
J. Gray and B. Luan, J. Alloys Compd., 336, Nos. 1–2: 88 (2002). https://doi.org/10.1016/S0925-8388(01)01899-0
J. Liu, H. Yu, C. Chen, F. Weng, and J. Dai, Opt. Lasers Eng., 93: 195 (2017). https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2017.02.007
S. Nath, S. Pityana, and J. D. Majumdar, Surf. Coat. Technol., 206, No. 15: 3333 (2012). https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2012.01.038
J. D. Majumdar, R. Galun, B. Mordike, and I. Manna, Mater. Sci. Eng. A, 361, Nos. 1–2: 119 (2003). https://doi.org/10.1016/S0921-5093(03)00519-7
L. Dubourg, D. Ursescu, F. Hlawka, and A. Cornet, Wear, 258, Nos. 11–12: 1745 (2005). https://doi.org/10.1016/j.wear.2004.12.010
X. Chen, C. Su, Y. Wang, A. N. Siddiquee, S. Konovalov, S. Jayalakshmi, and R. A. Singh, J. Synch. Investig., 12, No. 6: 1278 (2018). https://doi.org/10.1134/S102745101901004X
A. Hamada, A. Järvenpää, E. Ahmed, P. Sahu, and A. Farahat, Mater. Des., 94: 345 (2016). https://doi.org/10.1016/j.matdes.2016.01.049
J. D. Kim and Y. Peng, J. Mater. Process. Technol., 104, No. 3: 284 (2000). https://doi.org/10.1016/S0924-0136(00)00528-8
L. Jiang, W. Wu, Z. Cao, D. Deng, and T. Li, J. Therm. Spray Technol., 25: 806 (2016). https://doi.org/10.1007/s11666-016-0397-5
W. W. Liu, Z. J. Tang, X. Y. Liu, H. J. Wang, and H. C. Zhang, Procedia CIRP, 61: 235 (2017). https://doi.org/10.1016/j.procir.2016.11.217
T. M. Yue, Y. P. Su, and H. O. Yang, Mater. Lett., 61, No. 1: 209 (2007). https://doi.org/10.1016/j.matlet.2006.04.033
R. Vilar, J. Laser Appl., 11, No. 2: 64 (1999). https://doi.org/10.2351/1.521888
Q. W. Meng, L. Geng, and D. G. Ni, Mater. Lett., 59, No. 22: 2774 (2005). https://doi.org/10.1016/j.matlet.2005.03.056
W. U. H. Syed, A. J. Pinkerton, and L. Li, Appl. Surf. Sci., 252, No. 13: 4803 (2006). https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2005.08.118
F. Weng, C. Chen, and H. Yu, Mater. Des., 58: 412 (2014). https://doi.org/10.1016/j.matdes.2014.01.077
D. Bartkowski, A. Młynarczak, A. Piasecki, B. Dudziak, M. Gościański, and A. Bartkowska, Opt. Laser Technol., 68: 191 (2015). https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2014.12.005
L. Sexton, S. Lavin, G. Byrne, and A. Kennedy, J. Mater. Process. Technol., 122, No. 1: 63 (2002). https://doi.org/10.1016/S0924-0136(01)01121-9
L. Qiang, O. Jiahu, L. Tingquan, and Y. Dezhuang, Material Sci. Technol., 4, No. 4: 22 (1996).
A. Emamian, S. F. Corbin, and A. Khajepour, Surf. Coat. Technol., 206, No. 1: 124 (2011). https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2011.06.062
R. M. Mahamood, E. T. Akinlabi, M. Shukla, and S. Pityana, Mater. Des., 50: 656 (2013). https://doi.org/10.1016/j.matdes.2013.03.049
X. B. Liu, X. J. Meng, H. Q. Liu, G. L. Shi, S. H. Wu, C. F. Sun, M. D. Wang, and L. H. Qi, Mater. Des., 55: 404 (2014). https://doi.org/10.1016/j.matdes.2013.09.038
H. Zhang, Y. Pan, Y. He, and H. Jiao, Appl. Surf. Sci., 257, No. 6: 2259 (2011). https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.09.084
M. Zhang, X. Zhou, X. Yu, and J. Li, Surf. Coat. Technol., 311: 321 (2017). https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2017.01.012
H. Zhang, Y. Pan, and Y. He, J. Therm. Spray Technol., 20: 1049 (2011). https://doi.org/10.1007/s11666-011-9626-0
Y. Cai, Y. Chen, Z. Luo, F. Gao, and L. Li, Mater. Des., 133: 91 (2017). https://doi.org/10.1016/j.matdes.2017.07.045
G. J. Li, J. Li, and X. Luo, Mater. Character., 98: 83 (2014). https://doi.org/10.1016/j.matchar.2014.10.003
S. Chen, X. Chen, L. Wang, J. Liang, and C. Liu, J. Laser Appl., 29, No. 1: 012004 (2017). https://doi.org/10.2351/1.4966052
F. Weng, H. Yu, C. Chen, J. Liu, L. Zhao, and J. Dai, J. Alloys Compd., 686: 74 (2016). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.05.319
T. Abioye, D. McCartney, and A. Clare, J. Mater. Process. Technol., 217: 232 (2015). https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2014.10.024
P. K. Farayibi, T. E. Abioye, and A. T. Clare, Int. J. Advanced Manuf. Technol., 87: 3349 (2016). https://doi.org/10.1007/s00170-016-8743-9
T. Yue, H. Xie, X. Lin, H. Yang, and G. Meng, J. Alloys Compd., 587: 588 (2014). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.10.254
Z. Cai, X. Cui, Z. Liu, Y. Li, M. Dong, and G. Jin, Opt. Laser Technol., 99: 276 (2018). https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2017.09.012
G. Jin, Z. B. Cai, Y. J. Guan, X. F. Cui, Z. Liu, Y. Li, M. L. Dong, and D. Zhang, Appl. Surf. Sci., 445: 113 (2018). https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.03.135
Q. Chao, T. Guo, T. Jarvis, X. Wu, P. Hodgson, and D. Fabijanic, Surf. Coat. Technol., 332: 440 (2017). https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2017.09.072
P. Zhang and Z. Liu, Mater. Des., 100: 254 (2016). https://doi.org/10.1016/j.matdes.2016.03.151
J. J. Yang, H. C. Yu, Z. M. Wang, and X. Y. Zeng, Mater. Character., 127, Iss. 5: 137 (2017). https://doi.org/10.1016/j.matchar.2017.01.014
X. W. Qiu and C. G. Liu, J. Alloys Compd., 553: 216 (2013). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2012.11.100
X. T. Liu, W. B. Lei, J. Li, Y. Ma, W. M. Wang, B. H. Zhang, C. S. Liu, and J. Z. Cui, Rare Metals, 33: 727 (2014). https://doi.org/10.1007/s12598-014-0403-3
U. Roy, H. Roy, H. Daoud, U. Glatzel, and K. Ray, Mater. Lett., 132: 186 (2014). https://doi.org/10.1016/j.matlet.2014.06.067
W. Wu, L. Jiang, H. Jiang, X. M. Pan, and Z. Q. Cao, J. Therm. Spray Technol., 24: 1333 (2015). https://doi.org/10.1007/s11666-015-0303-6
F. Y. Shu, L. Wu, H. Y. Zhao, S. H. Sui, L. Zhou, J. Zhang, W. X. He, P. He, and B. S. Xu, Mater. Lett., 211: 235 (2018). https://doi.org/10.1016/j.matlet.2017.09.056
Y. Torres, P. Srria, F. J. Cotor, E. Gutierrez, E. Peon, A. M. Beltran, J. E. Gonzalez, Surf. Coat. Technol., 348: 31 (2018). https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2018.05.015
L. Jiang, W. Wu, Z. Cao, D. Deng, and T. Li, J. Therm. Spray Technol., 25: 806 (2016). https://doi.org/10.1007/s11666-016-0397-5
Q. W. Meng, L. Geng, and B. Y. Zhang, Surf. Coat. Technol., 200, Nos. 16–17: 4923 (2006). https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2005.04.059
J. Nurminen, J. Näkki, and P. Vuoristo, Int. J. Refract. Hard Met., 27, No. 2: 472 (2009). https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2008.10.008
X. Z. Chen, K. Hu, and Q. B. Yuan, China Sur. Eng., 29, No. 4: 118 (2016). https://doi.org/10.11933/j.issn.1007-9289.2016.04.015
X. Z. Chen, Y. Y. Fang, P. Li, Z. Z Yu, X. D. Wu, and D. S. Li, Mater. Des., 65: 1214 (2015). https://doi.org/10.1016/j.matdes.2014.10.013
V. Moura, L. Lima, J. Pardal, A. Kina, R. Corte, and S. Tavares, Mater. Character., 59, No. 8: 1127 (2008). https://doi.org/10.1016/j.matchar.2007.09.002
P. Maj, B. Adamczyk-Cieślak, J. Mizera, W. Pachla, and K. Kurzydłowski, Mater. Character., 93: 110 (2014). https://doi.org/10.1016/j.matchar.2014.03.017
T. F. Santos, R. R. Marinho, M. T. Paes, and A. J. Ramirez, Rem: Rev. Esc. Minas, 66, No. 2: 187 (2013). https://doi.org/10.1590/S0370-44672013000200008
T. Abioye, P. Farayibi, and A. Clare, Mater. Manuf. Processes, 32, No. 14: 1653 (2017). https://doi.org/10.1080/10426914.2017.1317787
M. Xu, J. Li, J. Jiang, and B. Li, Procedia CIRP, 29: 804 (2015). https://doi.org/10.1016/j.procir.2015.02.088
M. Kawasaki, K. Takase, S. Kato, M. Nakagawa, K. Mori, M. Nemoto, S. Takagi, and H. Sugimoto, SAE International, 101, No. 3: 1000 (1992).
S. Dong, S. Yan, B. Xu, Y. Wang, and W. Ren, J. Acad. Armored Force Eng., 27: 90 (2013).
S. Dong, X. Zhang, B. Xu, Z. Wang, and S. Yan, J. Acad. Armored Force Eng., 25, No. 2: 85 (2011).
L. Shepeleva, B. Medres, W. Kaplan, M. Bamberger, and A. Weisheit, Surf. Coat. Technol., 125, Nos. 1–3: 45 (2000). https://doi.org/10.1016/S0257-8972(99)00603-9
Z. C. Liu, Q. H. Jiang, T. Li, S. Y. Dong, S. X. Yan, H. C. Zhang, and B. S. Xu, J. Cleaner Prod., 133: 1027 (2016). https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.06.049
X. Zhen, S. Z. O. F. P. Branch, and N. G. P. Plant, Petro-Chemical Equipment, 3: 11 (2017).
Y. P. Kathuria, Surf. Coat. Technol., 132, Nos. 2–3: 262 (2000). https://doi.org/10.1016/S0257-8972(00)00735-0
Q. Liu, M. Janardhana, B. Hinton, M. Brandt, and K. Sharp, Int. J. Structural Integrity, 2, No. 3: 314 (2011). https://doi.org/10.1108/17579861111162914
S. D. Sun, Q. C. Liu, M. Brandt, V. Luzin, R. Cottam, M. Janardhana, and G. Clark, Mater. Sci. Eng. A, 606: 46 (2014). https://doi.org/10.1016/j.msea.2014.03.077
T. Torims, G. Pikurs, A. Ratkus, A. Logins, J. Vilcans, and S. Sklariks, Procedia Eng., 100: 559 (2015). https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.01.405
J. D. Kim, K. Kang, and J. Kim, Z. Angew. Phys. A, 79: 1583 (2004). https://doi.org/10.1007/s00339-004-2854-0