第十五届全国表面工程大会

针对凿岩钻具在严苛工况下的高磨耗问题，开发了基于陶瓷-高熵合金复合涂层的表面强化材料及机械振动辅助高速激光熔覆制备技术。通过成分设计优化，揭示了Ti/Nb元素掺杂对CoCrFeNi基高熵合金相结构演变的作用机制，CoCrFeNiTi_0.6Nb_0.15通过诱导FCC+Laves+BCC多相共生及共晶组织形成，显著提升了涂层的强韧协同效应，在摩擦磨损和腐蚀环境中展现出优异的综合性能。进一步引入陶瓷颗粒强化策略，发现适量Ti₃SiC₂可形成自润滑层降低摩擦损耗，而亚微米TiC颗粒的弥散分布既能增强涂层硬度，又能通过封闭晶界腐蚀通道提升钝化膜稳定性。创新性采用机械振动辅助高速激光熔覆工艺，通过调控熔池流动特性有效降低孔隙率并改善增强相分布均匀性，结合硬度梯度设计解决了界面结合强度与表面强化的矛盾。所开发的H_c1-HGC梯度涂层的表面硬度、耐磨性和耐蚀性较钻具基材实现跨越式突破，同时保持与基体匹配的冲击韧性和疲劳寿命。本研究为钻采装备的耐磨损-抗腐蚀一体化防护提供了新思路，通过材料设计与制备工艺的协同创新，成功实现了钻具表面强化技术从单一性能优化向多目标协同强化的跨越。

激光熔覆,高熵合金,力学性能,耐蚀耐磨,强化机理