[發明專利]氬弧熔覆碳化鈦增強的高熵合金基復合涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201710108365.X
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN106894016B
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 馬壯;董世知
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學;遼寧科技學院
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C30/02;C22C32/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 姜榮麗

本發明公開了一種氬弧熔覆碳化鈦增強的高熵合金基復合涂層及其制備方法，屬于合金涂層及其制備技術領域。本發明選擇Fe、Al、Cr、Cu、Co及Ti元素和陶瓷增強相TiC，制備高熵合金復合涂層，包括基體預處理、涂層材料選取、預制塊制備和氬弧熔覆的步驟。本發明的復合涂層組織結構由BCC相和TiC組成，改善了材料表面硬度、耐磨性，滿足實際生產需要，促進了高熵合金在材料表面工程上的廣泛應用。

技術領域

本發明屬于合金涂層及其制備技術領域，具體地說，是指一種氬弧熔覆碳化鈦高熵合金涂層及其制備方法和應用。

背景技術

隨著科技的飛速發展，材料領域中新材料方面的研究已成為人們研究的新方向。因此，復合材料因其所具有的優異性能成為研究熱點，并且通過應用外加、原位生成各種氮化物、碳化物、氧化物、硼化物等的方法制備出的復合材料已成功的應用在工業及實際生產中。葉均蔚等(葉均蔚.高亂度多元合金:CN,CN1353204[P].2002)在20世紀90年代提出的高熵合金，因其具有的較高的強度、耐磨性、耐腐蝕性和耐高溫軟化等性能備受關注。高熵合金即為多主元高熵合金，又稱多主元高混亂度合金，是以多種元素為主元的合金(主元數目n≥5)，各主要元素的原子百分比都較高，但不超過35％。近年來，人們在對高熵合金研究的基礎上，開始對高熵合金基復合材料也進行研究，但相關報道還很少，對于其相組成、增強相的形成、強化機理以及界面的結構組成等在國內外期刊都很少報道。

目前，制備高熵合金材料的方法有很多，但是每一種制備方法都具其優勢，同時也會帶有弊端。所以在高熵合金的制備過程中，必須根據所選元素及所需合金具有的性能、用途來選擇適合的制備方法。研究表明，粉末冶金法、高(中)頻感應爐加熱以及熔鑄的方法是制備塊狀高熵合金材料的主要方法；機械合金化法是高熵合金粉料的主要制備方法；高熵合金涂層材料的制備則一般采用的是熱噴涂法、激光快速熔凝法、激光熔覆法及氬弧熔覆法；對于高熵合金薄膜材料，主要采用磁控濺射法和電化學沉積法。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題和需求，本發明根據配置高熵合金的相關規律，選擇合適的金屬元素粉料(Fe、Al、Cr、Cu、Co及Ti元素)和陶瓷增強相(TiC)，制備高熵合金復合涂層。

本發明提供的一種氬弧熔覆碳化鈦增強的高熵合金基復合涂層的制備方法，具體步驟如下：

第一步，基體的預處理。

采用軋制態Q235A鋼作為基體材料，經過打磨，清洗，并用吹風機將其吹干，置于干燥箱中備用。

第二步，涂層材料的選取。

選擇Fe、Al、Cr、Cu、Co、Ti六種元素，設計Fe₁AlCrCuCoTi_0.4高熵合金配比，在高熵合金的基礎上再添加5wt.％～35wt.％的TiC。

第三步，將涂層材料制備成預制塊。

將高熵合金粉末和TiC顆粒按照第二步中的配比混合均勻，壓成預制塊。將壓好的預制塊陰干24h后放置在烘干箱中150℃烘干2h。

第四步，氬弧熔覆得到高熵合金基復合涂層。

將預制塊置于基體表面，利用氬弧熔覆的方法制備高熵合金基復合涂層，制備工藝及參數包括：焊接電流220～240A，焊接速度60～80mm·min^-1，氬氣流量6～7.5L·min^-1，電弧長度2～4mm。

所述的氬弧熔覆采用WS-500型交直流脈沖鎢極氬弧焊機。