[發明專利]一種采用焊接與激光雙熱源制備FeAlCrNiSiC系高熵合金材料的方法

有效

• 申請號: 201810318559.7
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108411299B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 安亞君;朱利;曹皓崴
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C38/06;C22C38/02;C22C38/40
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 馬海芳

一種采用焊接與激光雙熱源制備FeAlCrNiSiC系高熵合金材料的方法，屬于材料加工領域。該方法為：按配比，將鉻鐵礦粉和鋁粉混合，得到粒度200～400目的原材料粉末；滴加水玻璃，進行壓制，烘干，得到干燥后的預置壓坯塊；以鎢極氬弧焊做熱源進行熔覆，在得到的初步熔覆層表面涂一層激光增吸收涂劑后，進行單道激光涂層熔覆，冷卻后得到FeAlCrNiSiC系高熵合金材料。該方法能夠對鉻鐵礦粉直接快速利用，減少了鉻鐵礦粉在精煉過程中產生的能耗和污染。具有短流程加工、降低生產成本、提升產品科技附加值、減少環境污染等優勢，為鉻鐵礦綠色高價值應用提供理論基礎。對礦物資源的高效與高附加值利用具有重大意義。

技術領域

本發明屬于材料加工領域，具體涉及一種采用焊接與激光雙熱源制備FeAlCrNiSiC系高熵合金材料的方法。

背景技術

鉻鐵礦化學通式為：(Si、Fe)O、(Cr、Al、Fe、Ni)₂O₃，存在Cr₂O₃、Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO、NiO、SiO₂六種基本組分的類質同象置換，碳含量有低-中-高碳區分，成分復雜。鉻鐵礦粉主要應用領域為冶金行業領域、建筑材料領域、化學工業等領域。

高熵合金突破了傳統合金以一種元素為主的設計概念，至少5種元素按原子分數要大于5％且不能超過35％構成，具有“雞尾酒”式元素調配機制，鉻鐵礦粉中元素組成與高熵合金成分有著較高的相似性，如多組元、成分分數大于5％。多元高熵合金一般采用快速冷卻的方法制備，而本發明采用焊接與激光雙熱源熔覆技術結合制備，具有快速加熱和快速冷卻反應更加充分的特點。

鎢極氬弧焊時常被稱為TIG焊，是用鎢棒作為電極加上氬氣進行保護的焊接方法。由于焊接過程當中氬氣從焊槍的噴嘴中連續噴出，并在在電弧周圍形成穩定的氬氣保護圈，減少了焊件與空氣接觸的幾率，從而有效的防止了鎢極以及熔池氧化，并且由于氬氣的流動在一定的程度上減小了焊縫熱影響區敏感性，并且熔覆層可以有效避免熔覆層的裂紋問題最終獲得優質的焊縫。鎢極氬弧熔覆技術正是利用了氬弧焊的這一優點發展起來的表面改性技術。

激光熔覆技術通過在基材表面添加熔覆材料，利用高能密度激光束輻照，通過迅速熔化、擴展和凝固，在基體表面熔覆一層具有特殊物理、化學或力學性能的材料，構成一種新的復合材料，以彌補基體缺少的高性能。激光熔覆技術可以在最小的稀釋率情況下獲得較好的熔覆層，并且其對母材的影響較小，熔覆層與母材之間可以形成穩定的化學鍵(冶金結合)，極大的提高了熔覆層與母材的結合強度；加熱與冷卻速度快，預置層的合金元素擴散相對較小；熱輸入量小集中且不易引起工件的變形。采用激光熔覆技術，可以獲得較厚的熔覆層，并可以控制熔覆層的成分和稀釋率，由于熱量較為集中，使母材的變形較小，在一定的條件下能夠實現選區熔覆，易于實現自動化，在經濟和熔覆層質量上要強于火焰噴涂。

發明內容

本發明針對高熵合金的成分特征，結合鉻鐵礦粉的成分特點，利用焊接與激光雙熱源技術，提供一種采用焊接與激光雙熱源制備FeAlCrNiSiC系高熵合金材料的方法，該方法利用鉻鐵礦粉作為原料，加入鋁粉，將原料粉末壓制成壓坯，置于基體上，利用焊接與激光雙熱源熔覆技術快速制備FeAlCrNiSiCi系高熵合金材料。該方法能夠對鉻鐵礦粉直接快速利用，減少了鉻鐵礦粉在精煉過程中產生的能耗和污染。具有短流程加工、降低生產成本、提升產品科技附加值、減少環境污染等優勢，為鉻鐵礦綠色高價值應用提供理論基礎。對礦物資源的高效與高附加值利用具有重大意義。

為達到發明目的，本發明的技術方案為：

本發明的一種采用焊接與激光雙熱源制備FeAlCrNiSiC系高熵合金材料的方法，按照以下步驟進行：

步驟1，制備原材料粉末