[發明專利]一種含非晶納米晶高熵合金涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201310161152.5
• 申請日: 2013-05-03
• 公開（公告）號: CN103252495A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 朱勝;杜文博;王曉明;姚巨坤;劉玉欣;曹勇;殷鳳良;王啟偉;李顯鵬;韓國峰;劉玉項
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍裝甲兵工程學院
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F9/08;C22C45/00;C22C30/00;C23C24/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及一種含非晶納米晶高熵合金涂層的制備方法，可用于制備綜合性能優越的高熵合金涂層及塊體材料。

背景技術

高熵合金是在塊體非晶合金的基礎上發展起來的一種新型合金體系，由不低于5種主要元素組成，其中每種元素都占有較高的百分比，沒有任何一種元素原子百分比超過50%，可視為原子尺度上的復合材料，易于形成簡單固溶體，鑄態即可析出納米相甚至非晶相，使合金獲得高強度、高硬度、高耐蝕性、高耐熱性、特殊的電、磁學性質等特性，具有廣泛的應用前景。氣霧化法是制備金屬粉末的主要方法之一，具有冷卻速率高、粉末粒度可控、氧含量低、球形度好、污染少等特點。通常需要冷卻速率大于103K/s時，才能保留金屬液態組織形成非晶相。本發明將高熵合金特征、氣霧化快速凝固特點和冷噴涂的低溫高速特性有機結合，使合金在較小冷卻速率條件下即可析出納米相和非晶相。采用冷噴涂技術可將高熵合金粉末材料的優異性能移植到基體表面，提高基體表面耐蝕耐磨性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種含非晶納米晶高熵合金涂層的制備方法，其特征在于高熵合金涂層成分按近等原子百分比組成如下：Al：14.3%、Fe：14.3%、Co：14.3%、Ni：14.3%、Cr：14.3%、Mo:14.3%、Si：14.2%，總百分比為100%；

按以下步驟進行：

一、采用中頻感應熔煉工藝制備高熵合金母合金，具體步驟如下：

1）先將各金屬原材料雜質及氧化膜去除，再按原子百分比稱量，總百分比為100%，其中Al：14.3%、Fe：14.3%、Co：14.3%、Ni：14.3%、Cr：14.3%、Mo:14.3%、Si：14.2%，總百分比為100%；

2）將稱量好的各金屬原材料按熔點由低到高的順序依次放入金剛砂坩堝中，然后抽真空至氣壓低于6.0×10^-2MPa；

3）充入氬氣，在氬氣壓為3×10^-2Pa條件下開始熔煉，熔煉電流為75A，熔煉時間為25min，輔以電磁攪拌減少合金成分偏析，完全熔合后澆鑄到鎂砂模殼中，得到成分均勻的高熵合金母合金；

二、采用氣霧化設備制備高熵合金粉末材料，具體步驟如下：

將步驟一制備的高熵合金母合金用霧化設備中的感應線圈加熱至熔化，保持過熱，并形成直徑為4～6mm的金屬液流；通過環形噴嘴通入氮氣，氣流壓力為0.4～0.6MPa，氣流速度為280～300m/s，即得到含非晶納米晶高熵合金粉末；

三、采用冷噴涂技術制備含非晶納米晶高熵合金涂層，具體步驟如下：

將上述的粉末材料經篩分，得到粒徑范圍在-200～+800目之間，中值粒徑D₅₀為47.6μm，小于70μm的粉末顆粒體積達90%的噴涂材料；噴涂工藝參數為：噴涂距離15～25cm，送粉速率150～180g/min，氣體溫度為450～600℃，氣體壓力為3.2～5MPa，噴涂時間為2～4min。

采用氣霧化快速凝固技術制備，在小于10³K/s的冷卻速率條件下，析出納米相及非晶相，獲得以簡單固溶體為基體，納米晶和非晶為強化相的粉末材料。冷噴涂技術可將噴涂材料特性原態移植到基體表面，避免發生氧化、分解、揮發、相轉變，其低溫高速特性適用于含非晶納米晶等相變敏感材料。

本發明進一步優化了合金組織和性能，可獲得不同粒度分布的粉末材料，可通過冷噴涂技術制備綜合性能優越的高熵合金涂層或粉末冶金工藝制備高熵合金塊體材料，充分發揮高熵合金材料的潛能，拓寬高熵合金的應用范圍。

附圖說明

附圖1為實施例一的高熵合金粉末材料SEM圖

附圖2為實施例一的高熵合金粉末材料X射線衍射圖譜

附圖3為實施例一的高熵合金涂層與基體界面背散射電子圖

附圖4為實施例一的高熵合金涂層XRD圖譜

附圖5為實施例一的高熵合金涂層非晶相TEM明場像、高分辨率像及選區衍射花樣

附圖6為實施例一的高熵合金涂層納米相TEM明場像、暗場像及選區衍射花樣

具體實施方式

本發明通過如下措施來實現：

實施例一：