[發明專利]一種高熵合金基復合涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201610592074.8
• 申請日: 2016-07-26
• 公開（公告）號: CN106048380B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 馬國峰;張鴻齡
• 申請（專利權）人: 沈陽大學
• 主分類號: C22C30/02
• 分類號: C22C30/02;C22C32/00;C22C1/03;C23C26/02
• 代理公司: 沈陽技聯專利代理有限公司21205
• 代理人: 趙越

1.一種高熵合金基復合涂層制備方法，其特征在于，所述方法包括以下制備過程：

（1）試驗所有的Si粉純度為99.9 wt%、活性碳粉純度為99.5 wt%和Cu粉純度為99.9wt%；將上述Si、C和Cu粉體按所需質量用精密電子天平稱量出，然后將三種粉體混合；

（2）AlCoNiCrFeCu高熵合金基體所用單質原料均采用純度不低于99.9 wt%的Al、Co、Cr、Fe、Ni和Cu；用鋼刷除去Al、Co、Cr、Fe、Ni和Cu表面的氧化膜，利用精密電子天平稱出上述單質原料的質量；然后用石油醚和無水乙醇對上述單質原料進行超聲波清洗，最后把上述單質原料混合一起放入鎢極磁控電弧爐的坩堝邊緣；

（3）將鎢極磁控電弧爐工作腔抽真空至 8×10-4 Pa，再通入純度為 99.99 wt.% 的高純氬氣；將金屬鈦熔化，熔煉完成后，母合金鑄錠隨鎢極磁控電弧爐冷卻至室溫，然后打開鎢極磁控電弧爐取出母合金鑄錠；

（4）所用的直徑為6mm圓棒狀合金電極均在高真空下利用銅模噴鑄造方法獲得；將上述母合金鑄錠壓碎成小塊合金，選擇20-30克的小塊合金放入下面帶有直徑為1.5 mm小孔的石英管內，再把裝有小塊合金的石英管放進感應爐里，然后將感應爐工作腔抽真空至 1×10-3 Pa，進行感應熔煉，待小塊合金由固體變成合金熔體，并且合金熔體的溫度達到預設溫度后，立即用高純氬氣將石英管內的合金熔體噴入正下方的銅模內，噴射氣壓控制在 0.025 MPa，冷卻速度103K/s，噴鑄所得6mm圓棒狀合金即為高熵合金基復合材料電極；

（5）選不銹鋼作為基體，分別用丙酮、酒精和去離子水超聲波清洗待用；

（6）涂層設備選用電火花沉積系統，將基體合金薄片固定在能導電的夾具上，合金電極材料夾持在焊槍前端，焊槍與自動進給系統相連接，在三維方向運動；通過連接、疊加而形成連續的涂層，所得涂層即為SiC增強AlCoNiCrFeCu高熵合金基復合涂層；

所述高熵合金基復合涂層的高熵合金基體為 AlCoNiCrFeCu，其體積分數為80-95%，增強相為SiC，其體積分數為5%-20%。

2.根據權利要求1 所述的一種高熵合金基復合涂層制備方法，其特征在于，三種粉體混合物在星式球磨機混合10-20小時，轉速50-150轉/分鐘；粉體充分混合均勻后放入壓制磨具中，在萬能材料液壓機上壓制成具有致密度的圓柱試樣塊，最后把上述圓柱試樣塊放入鎢極磁控電弧爐的坩堝里面。

3.根據權利要求2所述的一種高熵合金基復合涂層制備方法，其特征在于，所述金屬鈦在高溫下強烈的氧化反應以進一步降低工作腔內氧的分壓；首先熔煉坩堝中的圓柱試樣塊，生成Cu基SiC增強復合材料合金鑄錠，為保證合金鑄錠均勻，翻煉5次；然后用鎢極磁控電弧爐里的機械“手臂”把坩堝邊緣的單質原料推入坩堝內，和上述合金鑄錠混合，再熔煉上述混合原料，使其成為母合金鑄錠；為保證母合金鑄錠的化學成分均勻性，母合金鑄錠至少需要翻煉 5 次。

4.根據權利要求2所述的一種高熵合金基復合涂層制備方法，其特征在于，所述不銹鋼作基體，為將不銹鋼用線切割切出長20mm，寬20mm，厚5mm的薄片，表面經砂紙研磨拋光。

5.根據權利要求2所述的一種高熵合金基復合涂層制備方法，其特征在于，調節焊槍前端電極材料與基體合金薄片間的距離，打開高頻電源，設定工藝參數，包括電壓50V、100V、150V，電容10-500uF，放電頻率60-2000Hz，氮氣保護氣300-500L/h；打開放電開關，電極材料與基體間產生火花放電，電極材料被熔化、濺射到基體表面。