Kavitationserosionsbeständigkeit der hochentropischen Legierung Fe50Mn30Co10Cr10
HEA-Pulver, bestehend aus Fe50Mn30Co10Cr10, mit einer Teilchengröße von 45 bis 105 μm, wurde in einer Argon-Atmosphäre durch Gasverdüsung hergestellt. Das Substrat ist eine Platte aus rostfreiem Stahl AISI 304. Die Laserabtastung erfolgt im Zick-Zack-Verfahren. Das Pulver wird mit einer Geschwindigkeit von 3 g/Min. durch eine koaxiale Pulverzufuhranlage befördert, wobei Argon als Träger- und Schutzgas verwendet wird. Die Höhe der Plattierungsschicht beträgt 10 mm, und der Test wird nach der Plattierung durchgeführt.
Die Kavitationserosionsprüfung wird mit dem Ultraschallwandler nach der Norm ASTM G32-16(2021) e1 durchgeführt. Die Schwingungsfrequenz beträgt 20 kHz und die Amplitude 50 μm. Die Unterseite des Prüfkörpers wird bis zu einer Tiefe von etwa 15 mm in destilliertes Wasser getaucht, und die Temperatur des Prüfmediums wird auf 25 Grad gehalten. Die Prüfung wird 20 Stunden lang fortgesetzt, und der Massenverlust wird in regelmäßigen Abständen gemessen.
Der Kavitationsprozess der Fe50Mn30Co10Cr10-Beschichtung ist in drei Phasen unterteilt: die Inkubationszeit, die Beschleunigungszeit und die Stabilisierungszeit. Im Vergleich zu den Beschichtungen aus rostfreiem Stahl AISI 304 und AlCoCrCuFe hat die Fe50Mn30Co10Cr10-Beschichtung eine längere Inkubationszeit, eine geringere Kavitationskorrosionsrate und keine offensichtliche Beschleunigungsphase. Nach 20 Stunden Vibration ist der kumulative Volumenverlust um 55% geringer als bei der AlCoCrCuFe-Beschichtung.
Die Fe50Mn30Co10Cr10-Beschichtung, die nach einem 20-stündigen Kavitationskorrosionstest durch Laserschmelzen aufgetragen wurde, weist eine Mikrohärte von HV 270 bis HV 410 auf. EBSD-Analysen deuten darauf hin, dass die HCP ε-Phase aggregiert und während des Korrosionsprozesses wächst und große Körner bildet, die in die Basis aus FCC γ-Phase eingebettet sind.
Mikro-Härte
Die XPS-Analyse zeigt, dass sich nach der Korrosion eine stabile Schicht aus Fe2O3-, Mn2O3-, Co2O3- und Cr2O3-Oxiden auf der Oberfläche der Beschichtung bildet. Diese Oxide erhöhen die Härte der Oberfläche der Beschichtung, verzögern die Ablösung und erhöhen somit die Beständigkeit gegen Kavitationskorrosion.
