[发明专利]一种梯度送粉激光增材制造高熵合金的原位制备方法

说明书

本发明公开了一种梯度送粉激光增材制造高熵合金的原位制备方法，包括以下步骤：原料制备，梯度送粉增材制备。采用本方法制备的材料成型效率高，并且零件模型不受工艺约束，可以用来制备外形复杂的零件，可以实现材料的近净成型，大大降低零件生产成本。试样成型效果良好，无气孔及宏观裂纹，试样无微气孔及微裂纹，致密度良好，并且组织较为均匀，三种相结构共存。使用能谱仪进行了成分检测，从成分来看满足高熵合金的定义。所得试样的打印层与基体两侧分界线模糊，结合更好，并且裂纹倾向低，可以得出梯度送粉方式大大降低了结合处的裂纹倾向。

技术领域

本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种梯度送粉激光增材制造高熵合金的原位制备方法。

背景技术

高熵合金的概念是近年来被提出的一种全新的合金设计理念。不同于以往单一主元或两主元的传统合金，其通常由5种或5种以上的元素构成，并且每种元素的含量在5％～35％之间，最常见的是等摩尔比混合的高熵合金。这种合金设计方式会充分提高合金系统中的熵值，因此被称为高熵合金。高熵合金具有一系列有异性能，例如较高的硬度、较大的抗拉强度、耐磨及耐腐蚀性能等。

目前高熵合金主元分为两种主要的体系，分别是Fe、Co、Cr、Ni、Al、Mn等元素构成的常规高熵合金以及Nb、Mo、W、Ta、Hf、Zr等高熔点元素构成的难溶高熵合金。相比于常规的高熵合金，难溶高熵合金由于熔点较高，其制备也更加困难。目前常见的制备方式主要是使用真空电弧熔铸制备纽扣状或棒状合金锭，无法制备复杂结构件。因此，近年来对于使用激光增材制造进行难溶高熵合金的研究正在兴起。

激光快速融化沉积技术与激光选区融化技术是激光增材制造技术的两大类分支，都是利用激光作为热源在气氛保护下，根据零件CAD模型信息进行切片后逐层熔覆的新型制造技术。激光快速融化沉积技术相比于激光选区融化技术有诸多优点，最大的优点是其成型效率高，并且制造工序简单，对环境的适应性强。激光增材制造是与传统的减材制造相反的，传统的减材制造是先制造出铸锭，然后再进行切削等形式的再加工。用传统工艺加工的零件形状经常受工艺影响，无法制造几何形状复杂的零件，并且在加工过程中材料浪费严重。激光增材制造很好的解决了这个问题，不仅适用于加工复杂形状的零件，而且材料利用率极高。

但是，使用激光快速融化沉积技术进行难溶高熵合金零件制造目前也面临一定的困难。最主要的问题就是打印过程中，打印件经常出现与基体发生断裂甚至脱落的问题。打印件与基体之间的裂纹会在极大程度上影响热传导，导致打印件热积累严重，从而产生晶粒粗大甚至变形。而打印件与基体发生断裂更是会引起激光光斑定位不准，导致打印件成型不良。因此，解决打印件与基体的断裂问题对于发展难溶高熵合金激光增材制造技术具有极其重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种梯度送粉激光增材制造高熵合金的原位制备方法，消除了打印件与基体之间的裂纹及断裂现象。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种梯度送粉激光增材制造高熵合金的原位制备方法，包括以下步骤：

步骤1，原料制备，纯度为99.9％的Nb、Mo、W、Ti、Zr球形粉末，所述球形粉末的粒度为50～150μm区间，将Nb、Mo、W、Ti、Zr球形粉末等摩尔比混合均匀，将混合均匀的所述球形粉末烘干，烘干完成后得到第一原料粉末；将纯度为99.9％Mo球形粉末烘干，烘干完成后得到第二原料粉末；