Fuctionality of P/M high-entropy alloys by active screen plasma nitriding

主动屏等离子渗氮粉末冶金高熵合金的功能性

基本信息

批准号：
21K04723
负责人：
西本明生
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kansai University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

fcc系高エントロピー合金は、温度低下とともに強度が増加するばかりでなく、延性および破壊靭性が向上するという特異な力学特性を示すが、硬さは低く耐摩耗特性に劣るという欠点がある。本研究では、メカニカルアロイングと焼結法により作製した高エントロピー焼結合金に対して、アクティブスクリーンプラズマ窒化ならびにプラズマホウ化処理を行い、前述したfcc系高エントロピー合金の欠点を補うことを試みる。本研究を推進することにより、高エントロピー合金母材の強化とともに窒化層ならびにホウ化層による表面の更なる高硬度化や耐摩耗性改善が期待できる。また、スクリーンを用いるアクティブスクリーンプラズマ窒化法を適用することにより、硬さおよび耐食性に優れる拡張fcc相の形成も期待できる。高エントロピー合金のプラズマ窒化では、出発材料である粉末のボールミリングにより焼結体の密度の向上、硬さの増加、耐摩耗性の向上が認められた。焼結体の窒化後の試料において、ボールミリングにより焼結体に転位が導入されることで、表面窒素濃度の向上、表面硬さの向上が認められた。2022年9月にオーストリアで開催されたIFHTSE国際会議にて成果発表し、2023年3月にはBHM誌に論文発表した。高エントロピー合金のプラズマホウ化では、放電プラズマ焼結により作製した高エントロピー合金に対してホウ化処理を行い、断面の硬さ測定、断面のGD-OESによる元素分析および耐摩耗性の評価を行った。

FCC基高熵合金表现出独特的力学性能，不仅其强度随温度降低而增加，而且塑性和断裂韧性也有所提高，但其缺点是硬度低、耐磨性差。在本研究中，我们对机械合金化和烧结制备的高熵烧结合金进行活性屏等离子渗氮和等离子渗硼处理，试图弥补上述FCC基高熵合金的缺陷。通过推进这项研究，我们有望强化高熵合金基材，通过氮化、硼化层进一步提高表面硬度，提高耐磨性。此外，通过应用使用丝网的活性丝网等离子体渗氮方法，可以预期形成具有优异硬度和耐腐蚀性的扩展fcc相。在高熵合金的等离子渗氮中，原材料粉末的球磨导致烧结体的密度、硬度和耐磨性增加。在对烧结体进行氮化后的样品中，观察到通过球磨将位错引入到烧结体中，表面氮浓度和表面硬度得到改善。研究结果于2022年9月在奥地利举行的IFHTSE国际会议上公布，并于2023年3月在BHM杂志上发表论文。在高熵合金的等离子渗硼中，对通过放电等离子烧结制造的高熵合金进行渗硼处理，并进行截面硬度测量、使用GD-OES的截面元素分析以及耐磨性评估。