CoCrNi是一种具有面心立方相的中熵合金,具有显著的延展性,然而它表面低硬度(Hv350)和较差的耐磨性限制了其在某些领域的应用。通过渗硼技术可以提高材料的表面硬度和耐磨性能。在本研究中,采用了固体渗硼法(93 wt.% SiC+5wt.% B4C+2wt.% KBF4)显著提高了CoCrNi的表面硬度和耐磨性能。研究了温度(900-1000℃)和时间(4-6 h)对渗硼强化层的影响,采用SEM,EDS,XRD和纳米压痕等方法对成分,组织和力学性能进行分析,并采用球盘往复实验研究渗硼强化层在去离子水环境下的润滑性能。结果表明渗硼处理后出现以NiSi硅化层和CrB硼化层为主的双层结构,其硬度高达1100-2100HV。在去离子水环境中的摩擦系数相比于原始0.4降至0.3,降低25%;进一步对其磨痕进行EDS和XPS分析表明,水润滑条件下摩擦过程原位生成一层硅溶胶类的润滑薄膜,从而降低了摩擦系数,提高耐磨性能。本研究方法不仅为其他合金提供了增强表面硬度及自润滑的途径,而且为CoCrNi在摩擦学领域提供了更广泛的应用。
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