[发明专利]考虑稀释率的CoCrFexNiMnMo高熵合金涂层及其制备方法

说明书

本发明公开考虑稀释率的CoCrFe_xNiMnMo高熵合金涂层制备方法，包括：将基体进行预处理，配制预置熔覆金属粉末；采用分散剂将预置熔覆金属粉末润湿并搅拌均匀，随后平铺在基体表面上形成熔覆预置层；至少选择熔覆粉末厚度、激光功率、扫描速度和离焦量四个工艺参数进行保护气下的正交激光熔覆处理，得到若干组样品；选择涂层与基体结合良好的样品进行稀释率计算和涂层中Fe元素摩尔分数的计算，选择稀释率不超过12％且涂层中Fe元素摩尔分数不超过35％的样品所对应的工艺参数作为最佳工艺参数；重复进行步骤A和B并采用最佳工艺参数进行保护气下的激光熔覆处理制得CoCrFe_xNiMnMo高熵合金涂层，将预置熔覆金属粉末替换为不同熔融金属粉末。

技术领域

本发明涉及新材料的技术领域，更具体地讲，涉及一种高熵合金涂层新材料及其制备方法。

背景技术

迄今为止，已开发的合金系统有三十多种中，合金的研发思路已经形成一个特定的模式，其基本思想仍是基于一种或两种元素为主。虽然固溶强化是提高合金强度的重要手段之一，但由于添加元素在合金中的有限固溶量，极大地限制了该方法对材料强化的贡献；同时传统合金强化理论还认为合金元素种类的增加，必将导致体系中复杂的金属间化合物的出现，即使金属间化合物可以提高合金的强度，但是其复杂的结构也会使合金中位错移动困难而使合金脆化，不利于合金综合性能的提高；此外，过多的组元也增加了组织和成份的分析难度，因此添加合金元素的种类应越少越好。实验证明，要想合金拥有高合金化量和简单结构的单相固溶体、优异的合金强度和优于化合物的塑性等综合特性，以单一元素为基的合金是不可能实现的。

目前为止，人类以开发的传统合金系共有30余种，均以一种或两种金属为主要组元，如Fe、Al、Mg、Ni、Co等。通过添加其它合金元素，采用不同工艺而形成，合金的结构和性能主要取决于主元素。随着生产力的不断进步，对材料的需求越来越高，传统的合金已不能完全满足需要。

“高熵合金”正是在这种背景下开发出来的一类新型合金材料，与传统合金以一种主要元素为主(含量大于50％)的观念不同，高熵合金是指含多种主要元素的合金，其中每个主要元素都具有高的摩尔分数，但不超过35％，因此没有一个元素能占有50％以上，这种合金是由多种元素集体体现而表现其特色。传统合金强化理论认为合金元素种类的增加，必将导致体系中复杂的金属间化合物的出现，其复杂的结构也会使合金中位错移动困难而使合金脆化，不利于合金综合性能的提高。研究结果表明多主元的高熵合金体系倾向于混乱排列而呈现出简单的结晶相，此种合金虽然元素种类多，却只形成如体心立方晶格(BCC)和面心立方晶格(FCC)的简单结构，并使得高熵合金具备优良的综合性能，如：高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀、高电阻率等。S.Ranganathan 将多主元高熵合金、大块金属玻璃和橡胶金属视为近几十年来合金化理论的三大突破。

激光熔覆工艺是近年来发展起来的新兴的制备高熵合金的方法。激光熔覆具有快热快冷的特点，在高能量激光束快速加热下，基体表面会出现一薄层的熔化，而后与熔覆粉末一起在基体快速冷却作用下凝固形成涂层。按高熵合金中元素最高摩尔分数不超过35％的要求，一旦超过35％制得的合金将不是高熵合金，因此需考虑基体的熔化量，但目前利用激光熔覆技术制备高熵合金涂层的报道中均未考虑基体材料熔化(如常用的钢铁类基体材料中的Fe元素)对涂层的成分影响。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种通过正交试验并通过稀释率计算涂层中元素含量(含熔覆粉末及基体熔入)来调整优化加工参数以确保制备的涂层为高熵涂层的制备方法。

本发明的一方面提供了考虑稀释率的CoCrFe_xNiMnMo高熵合金涂层制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

A、将基体进行预处理，配制由Co粉、Cr粉、Fe粉、Ni粉、Mn粉和 Mo粉按照1：1：1：1：1：1的摩尔比混合而成的预置熔覆金属粉末；

B、采用分散剂将所述预置熔覆金属粉末润湿并搅拌均匀，随后平铺在基体表面上形成熔覆预置层；