[發(fā)明專利]一種高熔點(diǎn)高熵合金及其涂層制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610840448.3
• 申請(qǐng)日: 2016-09-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106319260B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周香林;張咪娜;李景昊;朱武智
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C1/02
• 分類號(hào): C22C1/02;C22C30/00;C23C24/10
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11401
• 代理人: 皋吉甫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及合金材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高熔點(diǎn)高熵合金及其涂層制備方法。

背景技術(shù)

高熵合金理念的提出，為合金材料的研究開(kāi)辟了新的途徑。高熵合金一般包含5種或5種以上的組元，且每種元素的原子比例在5％-35％之間。由于高熵效應(yīng)，含有等原子摩爾比或近原子摩爾比的多組元合金并沒(méi)有形成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的脆性金屬間化合物相，反而能夠形成簡(jiǎn)單的固溶體結(jié)構(gòu)，賦予合金優(yōu)良的綜合性能。特別是近年來(lái)通過(guò)幾種高熔點(diǎn)合金的有機(jī)組合設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的高熔點(diǎn)高熵合金在相關(guān)高溫性能方面比傳統(tǒng)高溫合金有明顯提高，應(yīng)用前景廣闊，成為高熵合金研究的熱點(diǎn)分支之一。

CN201510010329.0公開(kāi)了一種調(diào)控AlCoCrFeNi高熵合金組織的方法，在大氣環(huán)境下用包覆劑對(duì)AlCoCrFeNi高熵合金包覆，通過(guò)深過(guò)冷快速凝固來(lái)改變組織形態(tài)，通過(guò)獲得實(shí)驗(yàn)過(guò)程中AlCoCrFeNi高熵合金大的過(guò)冷度以調(diào)控組織形貌。

CN201310161152.5公開(kāi)了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(yōu)越的高熵合金涂層及塊體材料。

CN200810063807.4公開(kāi)了一種高熵合金基復(fù)合材料及其制備方法，復(fù)合材料的硬度、強(qiáng)度等性能都比復(fù)合前顯著提高。

上述材料中都沒(méi)有涉及高熔點(diǎn)高熵合金及其制備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種高熔點(diǎn)高熵合金，采用真空電弧熔煉技術(shù)設(shè)計(jì)研發(fā)了CoCrMoNbTi體系的高熔點(diǎn)高熵合金，確定了合金的成分范圍和熔煉工藝，測(cè)試了合金的組織結(jié)構(gòu)和相關(guān)性能。同時(shí)通過(guò)激光熔覆技術(shù)和熱噴涂技術(shù)制備了高熔點(diǎn)高熵合金涂層，確定了涂層制備工藝及相關(guān)組織性能，為實(shí)際應(yīng)用鋪平了道路。

本發(fā)明一種高熔點(diǎn)高熵合金，組成為CoCrMoNbTi；上述組分的原子摩爾比為：Co:Cr:Mo:Nb:Ti＝(0.8～1.1):(0.8～1.1):(0.8～1.1):(0.8～1.1):(0～1.1)。

進(jìn)一步的，在制備所述高熔點(diǎn)高熵合金時(shí)，所選用的Co、Cr、Mo、Nb和Ti的原材料純度為99％～99.99％。

本發(fā)明還提供了一種上述高熔點(diǎn)高熵合金塊體材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟一、Co、Cr、Mo、Nb、Ti原材料表面凈化，去除氧化物；

步驟二、Co、Cr、Mo、Nb、Ti按照摩爾比(0.8～1.1):(0.8～1.1):(0.8～1.1):(0.8～1.1):(0～1.1)稱量配比；

步驟三、將配置好的原料置于真空非自耗鎢極電弧熔煉爐內(nèi)的水冷銅模中，對(duì)電弧爐抽真空，電弧爐內(nèi)氣壓為0～6×10^-3Pa；然后充入工業(yè)氬氣到電磁爐內(nèi)，壓力達(dá)到0.4～0.6個(gè)大氣壓；

步驟四、熔煉過(guò)程中，每次合金熔化后，電弧保持時(shí)間30-60s，待合金塊冷卻后將其翻轉(zhuǎn)，如此重復(fù)3～5次或以上；合金均勻熔煉后，取出即得所述高熔點(diǎn)高熵合金。

本發(fā)明還提供了一種上述高熔點(diǎn)高熵合金激光熔覆涂層的制備方法，包括如下步驟：

步驟一、將所述高熔點(diǎn)高熵合金的粉體在全方位行星式球磨機(jī)內(nèi)混合，球磨轉(zhuǎn)速為140-160r/min，時(shí)間為14-16h，將混合均勻的粉體置于碳鋼基體上，預(yù)置厚度為600-800um；

步驟二、用高功率激光器進(jìn)行多道熔覆，激光功率為2.3～2.7kW，掃描速度為300-600mm/min，光斑直徑為3～4mm，搭接率為25％～40％，熔覆時(shí)用惰性氣體保護(hù)。

進(jìn)一步的，步驟一中的球磨轉(zhuǎn)速為150r/min，合金粉體的預(yù)置厚度為700um。

進(jìn)一步的，步驟二中的惰性氣體為Ar。

本發(fā)明的有益效果為：該高熵合金具有簡(jiǎn)單的體心立方結(jié)構(gòu)，同時(shí)具備很高的強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，力學(xué)性能優(yōu)異，能滿足現(xiàn)代工業(yè)中對(duì)材料的更高性能要求，特別是高溫性能的要求；該高熵合金涂層的制備，促進(jìn)和拓展了高熵合金的應(yīng)用領(lǐng)域；制備方法簡(jiǎn)單、易行、具備廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例1中CoCrMoNbTi高熵合金的X射線衍射圖譜。

圖2所示為實(shí)施例1中CoCrMoNbTi高熵合金的掃描電鏡背散射照片。

圖3所示為實(shí)施例2中CoCrMoNbTi高熵合金涂層界面的掃描電鏡背散射照片。

具體實(shí)施方式