[發(fā)明專利]一種基于激光選區(qū)熔化技術(shù)制備高強(qiáng)韌共晶高熵合金的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110237963.3
• 申請(qǐng)日: 2021-03-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112935252B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇海軍;郭一諾;張軍;郭敏;劉林;傅恒志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B22F3/105
• 分類號(hào): B22F3/105;B22F10/28;B22F10/366;B33Y10/00;C22C1/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 崔玥

本發(fā)明提供了一種基于激光選區(qū)熔化技術(shù)制備高強(qiáng)韌共晶高熵合金的方法，屬于金屬材料激光增材制造技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明控制AlCoCrFeNi預(yù)合金粉末和Ni粉的摩爾比，保證共晶高熵合金中各元素的比例，使合金中得到完全共晶組織；通過(guò)優(yōu)化激光選區(qū)熔化成形的工藝參數(shù)，提高了共晶高熵合金的致密性，同時(shí)降低了共晶高熵合金內(nèi)部的殘余應(yīng)力，避免了合金形成裂紋，得到的共晶高熵合金無(wú)需進(jìn)行后續(xù)處理便可實(shí)現(xiàn)高致密，提高了共晶高熵合金的力學(xué)性能，并實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)韌共晶高熵合金復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的一體化精密成形。實(shí)施例的結(jié)果顯示，采用本發(fā)明提供的制備方法制備的共晶高熵合金的致密度＞98％，屈服強(qiáng)度＞970MPa，拉伸強(qiáng)度≥1270MPa。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬材料激光增材制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于激光選區(qū)熔化技術(shù)制備高強(qiáng)韌共晶高熵合金的方法。

背景技術(shù)

共晶高熵合金兼具共晶合金與高熵合金的特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的高熵合金相比，共晶高熵合金具有超高強(qiáng)塑性、耐磨性能與耐腐蝕性能等，擁有極大的研究?jī)r(jià)值。目前，制備共晶高熵合金采用的方法一般為真空電弧熔煉技術(shù)和定向凝固技術(shù)。真空電弧熔煉技術(shù)是指將一定比例的純金屬放置在坩堝中，再將整體置于真空爐中抽至真空，之后充入氬氣，金屬完全熔化之后使其在水冷鋼模中澆鑄成形；定向凝固技術(shù)是指在凝固過(guò)程中采用強(qiáng)制手段在凝固金屬與未凝固熔體之間建立起具有特定方向的溫度梯度，使熔體逆熱流方向進(jìn)行凝固，從而得到沿特定方向生長(zhǎng)的柱狀晶。上述兩種方法制備流程復(fù)雜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，精度較低，尤其對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零件其制備工藝有限，不利于高熵合金的一些實(shí)際應(yīng)用需求。

激光3D打印技術(shù)是集先進(jìn)制造、智能制造、綠色制造、新材料、精密控制等技術(shù)于一體的新技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)材料微觀組織與宏觀結(jié)構(gòu)的可控成形，可用于制備結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件。目前報(bào)道了一種使用激光3D打印技術(shù)制備共晶高熵合金的研究，采用的是激光近凈成形技術(shù)，是一種基于送粉的激光3D打印技術(shù)，但是激光近凈成形不能實(shí)現(xiàn)金屬構(gòu)件的高尺寸精度和幾何復(fù)雜度，限制了工程應(yīng)用。因此，需要提供一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)件一體化精密成形且力學(xué)性能優(yōu)異的共晶高熵合金的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于激光選區(qū)熔化技術(shù)制備高強(qiáng)韌共晶高熵合金的方法，本發(fā)明提供的制備方法生產(chǎn)周期短，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的一體化精密成形，同時(shí)提高共晶高熵合金的力學(xué)性能。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種基于激光選區(qū)熔化技術(shù)制備高強(qiáng)韌共晶高熵合金的方法，由以下步驟組成：

(1)將AlCoCrFeNi預(yù)合金粉末和Ni粉依次進(jìn)行球磨和干燥，得到混合粉末；按摩爾百分比計(jì)，所述混合粉末中AlCoCrFeNi預(yù)合金粉末的含量為48％，Ni粉的含量為52％；

(2)對(duì)所述步驟(1)得到的混合粉末進(jìn)行激光選區(qū)熔化成形，得到AlCoCrFeNi_2.1共晶高熵合金；所述激光選區(qū)熔化成形的工藝參數(shù)為：激光功率為250～350W，掃描速率為570～750mm/s，鋪粉層厚40～50μm，掃描間距為75μm。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中AlCoCrFeNi預(yù)合金粉末為氣霧化AlCoCrFeNi預(yù)合金粉末。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中AlCoCrFeNi預(yù)合金粉末和Ni粉的粒徑分布獨(dú)立地為13～53μm。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中球磨的時(shí)間為3～5h，球磨的轉(zhuǎn)速為200～400r/min。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中干燥的溫度為80～100℃，干燥的時(shí)間為5～12h。

優(yōu)選地，所述步驟(2)中激光選區(qū)熔化成形在保護(hù)氣氛中進(jìn)行。

優(yōu)選地，所述保護(hù)氣氛為氬氣。

優(yōu)選地，所述保護(hù)氣氛中氧含量＜400ppm。