[发明专利]一种FeCoCrNi系高熵合金选区激光熔化原位增材制造方法及产品

说明书

本发明提供一种FeCoCrNi系高熵合金选区激光熔化原位增材制造方法，包括以下步骤：步骤1，将混合单质金属粉末与M‑X合金粉末和/或N‑Y合金粉末进行混合，所述混合单质金属粉末当中至少包含Fe、Co、Ni三种金属单质粉末中的两种，所述M‑X合金粉末中所述M金属元素为所述高熵合金中熔点最高的金属元素，所述N‑Y合金粉末中所述N金属元素为所述高熵合金中熔点最低的金属元素，其中X和Y为所述混合单质金属粉末当中出现的至少一种金属元素，所述混合后的金属粉末当中各金属元素的摩尔数相同；步骤2，激光3D打印设备进行激光增材制造，得到FeCoCrNi系高熵合金。产品成型效果良好，无气孔及宏观裂纹。

技术领域

本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种FeCoCrNi系高熵合金选区激光熔化原位增材制造方法及产品。

背景技术

高熵合金由于具有优异的力学性能及耐腐蚀性能近年来被材料界广泛的研究。但是高熵合金体系庞大，其具体形成机理及强化机制还没有完全明确，仍需相当一段时间的研究及探索。制备高熵合金试样的方式主要为真空电弧熔铸，但是这种方式能制备试样的几何形状十分简单，无法制备复杂形状的试样。相比于真空电弧熔铸，近年来激光增材制造由于对于所加工零件的几何形状适应性强，可制备具有复杂几何结构的零件，因而逐渐成为材料界的研究重点。激光增材制造主要有两大分支，分别是激光熔化沉积技术(LMD)和选区激光熔化技术(SLM)。LMD技术成型速度快且尺度大，但是成型精度较差，通常需要机加工后处理。相比于LMD技术，SLM技术所制造零件精度极高，通常加工误差在30微米以内。其原理是使用激光作为热源，采用几何切片方式进行逐层铺粉打印。因此，SLM技术将成为未来高熵合金复杂及精密构件的主要制造方式，值得对其成型机理及方法深入进行研究。

目前高熵合金种类繁多，常用元素多达13种。但根据归纳，Fe、Co、Cr、Ni四种元素占目前所有高熵合金使用元素的70％以上，因此对于FeCoCrNi高熵合金的研究是高熵合金领域最基础的研究，是解答FeCoCrNi系高熵合金以及元素构成更为复杂的高熵合金强化机理的前提。

然而目前国内增材制造粉末生产体系尚不完善，进行FeCoCrNi系高熵合金增材制造用的合金粉材需要浪费巨大产能进行定制。并且合金粉末成分固定，不利于合金开发过程中的成分调整。直接使用单质粉末进行原位SLM制造又面临各单质粉熔点及沸点差异较大，缺陷较多的问题。因此，提出一种新型的FeCoCrNi系高熵合金原位SLM制造方法将极大的加快高熵合金开发速度，并降低生产成本。对于高熵合金理论体系的完善和SLM技术的发展都具有重要意义。

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FeCoCrNi系高熵合金选区激光熔化原位增材制造方法及产品，提高了合金开发效率，得到了致密的高熵合金组织，使SLM原位合成高熵合金成为可能，并得到了具有良好力学性能的产品。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种FeCoCrNi系高熵合金选区激光熔化原位增材制造方法，包括以下步骤：

步骤1，原料混合，将合金粉末或单质金属粉末与合金粉末配合，得到高熵合金粉末，使得所述高熵合金粉末中的各组成粉末的熔点趋于相近，所述高熵合金粉末当中各金属元素的摩尔数相同；

步骤2，增材制备，基板采用不锈钢材质，将基板表面打磨直至无氧化物，用有机溶剂将表面的油污和脏污清洗干净，使用喷砂机进行表面喷砂处理，将所述步骤1完成后获得的高熵合金粉末投入打印机料仓，构建尺寸为预定尺寸的块体，层间旋转角设定为65°～70°以释放残余应力，进行激光器行走离线编程，打印前将打印仓内抽真空，氧气含量低于500ppm，激光功率为180W～400W，曝光时间30～70μs，线点距20～70微米，氩气气氛保护，打印获得预定尺寸的试样，随仓冷却；