[發(fā)明專利]一種定向陣列的陶瓷相增強(qiáng)高熵合金的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011152140.2
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112359240B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁剛;王建永;仇兆忠;王永東;殷波
• 申請（專利權(quán)）人: 黑龍江科技大學(xué)
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C1/10;C22C30/00;C22C32/00;B22F9/04;C23C24/10
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 李紅媛

一種定向陣列的陶瓷相增強(qiáng)高熵合金的制備方法，它涉及一種高熵合金的制備方法。本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有高熵合金在特定方向上的性能沖擊效果差的問題。方法：一、混合球磨；二、基體預(yù)處理；三、制備預(yù)制件；四、熔覆，得到有定向陣列的陶瓷相增強(qiáng)高熵合金的基體。本發(fā)明利用磁場輔助電子束熔覆，成功制備出定向陣列的陶瓷相增強(qiáng)高熵合金涂層，有效阻擋高熵合金受到的特定方向的性能沖擊。本發(fā)明可獲得一種定向陣列的陶瓷相增強(qiáng)高熵合金。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高熵合金的制備方法。

背景技術(shù)

高熵合金是一種復(fù)雜的金屬固溶體，沒有明顯的溶劑與溶質(zhì)之分，含有五種或更多種元素的金屬材料。通常，高熵合金中的固溶體有面心立方、體心立方和密排六方三種不同的晶體結(jié)構(gòu)。由于其形成規(guī)律的獨特性，使其具有高硬度、良好的塑性、良好的耐熱性、優(yōu)異的耐腐蝕性，在機(jī)械、冶金、航空航天等多個關(guān)鍵領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

陶瓷顆粒作為增強(qiáng)相融入高熵合金晶粒內(nèi)，利用其低密度、高硬度、低摩擦系數(shù)、良好的紅硬性、抗高溫蠕變性能，提高高熵合金綜合性能。

目前高熵合金在工程中應(yīng)用時越來越多的涉及到特定方向上的性能沖擊，如磨損、沖蝕、氧化等。為解決此類問題，制備一種將陶瓷相在高熵合金晶粒中具有良好的界面結(jié)合、均勻分散、定向陣列的高熵合金，更加具有好的應(yīng)用前景和工業(yè)價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有高熵合金在特定方向上的性能沖擊效果差的問題，而提供一種定向陣列的陶瓷相增強(qiáng)高熵合金的制備方法。

一種定向陣列的陶瓷相增強(qiáng)高熵合金的制備方法，是按以下步驟完成的：

一、混合球磨：

①、將氮化鋁粉末、鐵粉末、鉻粉末、鈷粉末、鎳粉末和鈦粉末混合均勻，得到混合粉末；

步驟一①中所述的混合粉末中氮化鋁粉末、鐵粉末、鉻粉末、鈷粉末、鎳粉末和鈦粉末的摩爾比為(1-4):(1-4):(1-4):(1-4):(1-4):(1-4)；

②、將混合粉末置于球磨罐內(nèi)，再加入無水乙醇、環(huán)己烷、聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮的混合液進(jìn)行濕法球磨，再進(jìn)行干燥，得到球磨后的混合粉末；

二、基體預(yù)處理：

將基體進(jìn)行噴砂處理，得到噴砂后的基體；

三、制備預(yù)制件：

將球磨后的混合粉末放入模具中，再施加壓力，得到預(yù)制件，把預(yù)制件放置在噴砂后的基體表面上；

四、熔覆：

采用激光作為電子束源，在功率為1400W～1600W、掃描速度為25mm/s～35mm/s、圓形光斑直徑為3mm～5mm和惰性氣體氣氛保護(hù)的條件下施加與預(yù)制件成45°角的電磁場，兩塊銅板分別接正負(fù)50V～70V脈沖電壓，周期為2s～5s，磁場強(qiáng)度為1T～2T，兩塊銅板與預(yù)制件的距離均為25mm～35mm，磁場方向與電子束方向成40°～60°，電子束沿預(yù)制件一端與水平線呈40°～60°角方向熔覆，每道熔池的搭接率為25％～35％，熔覆后在-20℃～-30℃的冷凍設(shè)備中冷卻，得到有定向陣列的陶瓷相增強(qiáng)高熵合金的基體。

本發(fā)明有益效果：

一、本發(fā)明利用磁場輔助電子束熔覆，成功制備出定向陣列的陶瓷相增強(qiáng)高熵合金涂層，有效阻擋高熵合金受到的特定方向的性能沖擊；

二、本發(fā)明在TC4合金基體表面制備的定向陣列的陶瓷相增強(qiáng)高熵合金涂層能有效提高基體材料的耐磨性能，定向陣列生長的TiN顆粒對于特定方向的磨損沖擊起到了緩釋作用，在25℃、60min的磨損條件下，45°角的磨損量僅為0.0093mg，而TC4合金基體的磨損量為0.0645mg，因此，本發(fā)明可以可以有效的提高特定方向的耐磨性能；