[發明專利]一種激光熔覆用高熵合金粉末及覆層制備方法

有效

• 申請號: 202010770465.0
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111850374B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 舒鳳遠;趙國臣;檀財旺;邰灣;賀文雄;趙洪運;初冠南
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C32/00;B22F1/00;C23C24/10
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 宋玲玲

本發明公開了一種激光熔覆用高熵合金粉末及覆層制備方法，該高熵合金粉末由鐵、鈷、鉻、鎳、硅、硼、碳化鎢、三氧化二鋁組成；覆層的制備方法為：將上述激光熔覆用高熵合金粉末混合后置入球磨機中球磨后，利用預置粉末熔覆或同步送粉熔覆的方式，用1～2KW的紅寶石激光器或CO2激光器進行多道激光熔覆，進行覆層制備。本發明能夠實現覆層與基體的良好冶金結合，可用于制備固溶體相結構的細晶高熵合金覆層，可用于高抗裂、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕覆層的高精度制造和再制造。使用本發明制備合金覆層，可以大大降低使用稀土金屬制備合金覆層的生產成本，具有重要的經濟價值和推廣意義。

技術領域

本發明涉及一種合金粉末及方法，尤其涉及一種激光熔覆用高熵合金粉末及覆層制備方法。

背景技術

激光熔覆技術是上世紀70年代新興的一種新型表面工程技術，它通過在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之與基材表面薄層一起熔凝，可以使基層表面形成與其為冶金結合的添料熔覆層。當采用粉末材料進行激光熔覆時，可通過霧化、機械混合法等方法制粉，粉末材料成分易于調控，具有便捷有效且成本低的優勢。但激光熔覆過程中可能發生合金元素的燒損和稀釋率的控制問題，即使采用高熵合金熔覆材料進行激光熔覆，所得到的覆層未必是高熵合金熔覆層。因此，若希望獲得高熵合金熔覆層，須嚴格控制激光熔覆過程和粉末材料的成分。

高熵合金又稱多組元高混亂度合金，要求主要合金元素的種類不少于5種且各主要組元的含量不低于5％。高熵效應反映在微觀結構上表現為使合金易于產生固溶體相，而非傳統合金中的固溶體和化合物相；在性能上表現為同時具有多種性能的可能性，即良好的綜合性能。因此這為高熵合金覆層材料同時具有高硬度、強度、卓越的耐磨性、優異的耐腐蝕性和良好的韌性提供了可能性，從而大大擴展了高熵合金材料熔覆層的應用空間。為了追求更好的服役性能，往往采用在熔覆層中添加特殊元素的方法。如公開號為CN106086580A的專利文獻公開了一種激光熔覆用高熵合金粉末，其采用了Zr、Nb、Ta等稀貴金屬元素，這不利于降低材料成本。為了在節省材料成本的條件下，最大限度地提高熔覆層的服役性能，常采用WC作為增強材料，如公開號為CN108060322A的專利文獻公開了一種硬質高熵合金復合材料，但這種材料用于激光熔覆時可能較易于產生裂紋，反而使覆層的服役性能大打折扣。因此，亟需提供一種通過合理的材料成分設計的激光熔覆用高熵合金粉末，以使覆層同時具備優異的強度、硬度和韌性。

發明內容

為了解決上述技術所存在的不足之處，本發明提供了一種激光熔覆用高熵合金粉末及覆層制備方法。

為了解決以上技術問題，本發明采用的技術方案是：一種激光熔覆用高熵合金粉末，由以下質量百分比的各物質組成：

進一步地，該高熵合金粉末各組分的質量百分比為：

進一步地，該高熵合金粉末各組分的質量百分比為：

一種激光熔覆用高熵合金粉末的覆層制備方法，具體如下：

將上述激光熔覆用高熵合金粉末置入球磨機，并在氬氣保護作用下進行球磨2～3h，球磨轉速為200～300r/min；

球磨結束后，將粉末預置于45鋼或65Mn鋼基體上，預置厚度為400～800μm，粘結劑采用松香酒精溶液或玻璃水；

將預置層烘干后，采用1～2KW的紅寶石激光器或CO2激光器進行多道激光熔覆，所用的工藝參數范圍為：1.2～1.6KW的激光功率，150～300mm/min的掃描速度，熔覆時，采用惰性氣體Ar或He氣保護。

一種激光熔覆用高熵合金粉末的覆層制備方法，具體如下：

將上述激光熔覆用高熵合金粉末置入球磨機，并在氬氣保護作用下進行球磨2～3h，球磨轉速為200～300r/min；