[发明专利]一种高熵合金粉末及其制备方法和在3D打印中的应用

说明书

本发明公开了一种高熵合金粉末及其制备方法和在3D打印中的应用。高熵合金粉末包括Fe、Mn、Cr、Co、Nb、Mo元素，其中，以摩尔比计，Fe：20～45％、Mn：20～45％、Cr：2～15％、Co：2～15％、Nb：2～10％、Mo：2～10％。本发明中高熵合金成分设计激光3D打印零件表面平整，尺寸精度高，打印零件无晶间裂纹，也无热裂纹和冷裂纹。本发明采用微波技术制备雾化锭胚，使高熵合金锭胚成分极为均匀，无偏析。本发明采用感应熔化无坩埚气雾化技术，使高熵合金熔体均匀，减少偏析；同时，还可以避免坩埚带来的污染。本发明高熵合金粉末流动性好、松装密度高，3D打印零件致密、力学性能高。

技术领域

本发明涉及3D打印专用材料领域领域，尤其涉及一种高熵合金粉末及其制备方法和在3D打印中的应用。

背景技术

迄今为止，合成高熵合金主要采用一些传统的方法，熔炼与铸造、熔铸与塑性加工、粉末冶金、电化学沉积、磁控溅射等方法。这些方法所制备出的高熵合金存在以下问题：

(1)传统方法制备高熵合金成分难以混合均匀，易产生偏析等缺陷，因此导致了高熵合金的一些性能(包括硬度、韧性、耐腐蚀性等)降低。

(2)传统方法制备的高熵合金晶粒尺寸较粗，一般都高于50μm，难以发挥高熵合金的力学性能方面的优势。

(3)传统方法制造高熵合金零件一般为直接铸造或熔铸结合机械加工，无法制造复杂形状合金零件，同时材料浪费多，而且对环境污染严重。

所以急迫需要找到一种新的方法制造高熵合金。而3D打印作为一种新型的快速制造技术，它无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中打印成任何形状的零件。3D打印高熵合金零件形状复杂，可实现传统方法难以成形的复杂零件制造；同时，3D打印高熵合金零件具有成分均匀、无偏析、晶粒细小、力学强度高等优点。然而，高熵合金粉末一般制备方法为元素块体或母合金块体进行熔炼成液体，然后进行气雾化制成粉末。制粉的熔炼过程仍然容易使成分偏析，导致粉末成分不均匀。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有高熵合金粉末及其制备方法以及其在3D打印中的应用存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明其中一个目的是，克服现有高熵合金粉末的不足，提供一高熵合金粉末。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供如下技术方案：

一种高熵合金粉末，其包括：Fe、Mn、Cr、Co、Nb、Mo元素，其中，所述各元素所占摩尔比分别为：Fe：20～45％；Mn：20～45％；Cr：2～15％；Co：2～15％；Nb：2～10％；Mo：2～10％。

本发明的另一个目的是，提供一种制备高熵合金粉末的方法。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供如下技术方案：

一种制备权利要求1所述的高熵合金粉末的方法，其包括，

混合：将金属元素粉末Fe、Mn、Cr、Co、Nb、Mo混匀并且加入无水乙醇搅拌均匀；

球磨：将所述混合后的金属元素粉末球磨，抽真空充入氩气；

干燥：将球磨的金属元素粉末放入干燥箱干燥；

压坯：将经过干燥的金属元素粉末倒入模具中，压制成圆柱棒状压坯；

烧结：将所述圆柱棒状压坯进行微波加热、保温，之后在保护气氛环境下烧结，形成高熵合金锭坯；