[发明专利]一种高熵合金堆焊用送丝机构

说明书

本发明公开了一种高熵合金堆焊用送丝机构，多股线材经丝径控制装置控制直径后，与纺丝装置连接并经纺丝装置绞合成绞合丝，绞合丝与所述矫直装置连接，经矫直装置矫直的绞合丝与焊枪连接进行堆焊，其中，线材数量大于等于4，基板设置在焊枪下方用于承托工件，所述高频感应原位加热装置套设在所述纺丝装置外用于加热绞合过程中的线材。本发明提供了一种高熵合金堆焊用送丝结构，属于直接采用多种线材堆焊成型零件工艺，利用电弧增材制造技术来制备高熵合金，与所制备出来的高熵合金直接成型为零件，化学成分均匀，致密度高，成型速率可达5‑10kg/h，而且由于成型环境开放，零件的尺寸无限制，可快速制备大型零件。

技术领域

本发明涉及合金制备技术领域，具体而言，涉及一种高熵合金堆焊用送丝机构。

背景技术

高熵合金于2004年首次报道。与传统的合金设计概念不同的是，高熵合金不只是基于一个或两个元素，而是包含至少5个主元素，以相等或接近相等的原子百分比表示，而且溶质与溶剂之间无明显差异。根据现有的物理冶金和相图，这类多元合金可能会产生许多相和金属间化合物，从而导致复杂而脆弱的显微组织产生，很难分析和应用，实用价值有限。但实验结果却超出预期，这些合金中较高的混合熵促进了具有简单结构的随机固溶体相的形成，如面心立方(FCC)、体心立方(BCC)或密排六方(HCP)结构，从而减少了相的数量。区别于传统合金“稀固溶体”，高熵合金是典型的“浓固溶体”，其特殊的无序固溶体相结构导致其具有晶格畸变大、构型熵高的特征、迟滞扩散效应和“鸡尾酒”效应等四大效应，具有诸如高强硬度、独特的耐磨性、优异的高温稳定性和耐蚀性，在一些特殊条件下甚至可能突破目前已有材料的极限。

目前人们对高熵合金的研究还处于初始阶段，高熵合金的制备合成方法大都停留在实验室阶段，大规模成型制备构件方面尚未有突破性进展。传统的电弧熔炼是制备块状高熵合金的主要方法，而选区激光熔化技术在制备形状复杂的部件方面更有优势。但于其固有的组成复杂性和组成元素之间熔点的巨大差异，高熵合金的制备具有挑战性。在熔体凝固和冷却过程中发生了显著的元素偏析，因此，与常规合金相比，铸态试样可能存在明显的铸造缺陷，如裂纹、气孔、残余应力以及成分梯度和异常晶粒大小分布。传统的电弧熔炼是制备块状高熵合金的主要方法，而选区激光熔化技术在制备形状复杂的部件方面更有优势，但前者容易产生气孔、缩松、微裂和组织不均匀等冶金缺陷，后者成型件的尺寸受设备限制，不能成形高激光反射率的材料，且设备昂贵。

专利号为CN107829007A的专利文件公开了一种高熵合金和粉末冶金法制备高熵合金的方法。第一步：高熵合金粉末的制备按设计的合金成分配比进行合金粉末配料，其中氮元素以氮化铬铁的形式掺入，将上述权利要求1的高熵合金粉末配好，混合均匀后放入球磨机进行球磨，球磨工艺参数为：球料比为10～15:1，球磨转速为230～280rpm，球磨时间为40～50h；球磨后高熵合金粉末的颗粒形貌为粒度均匀的球形或近似球形，粒度范围为20～30μm；第二步：高熵合金块体的制备：将球磨后高熵合金粉末放置于一个高强石墨模具中进行真空热等静压烧结，烧结工艺参数为：加热速率为5～10℃/min，烧结温度为850～950℃，保温时间为0.5～1h，恒定压力为30～60MPa，最后随炉冷却。

专利号为CN108642362A的专利文件公开了一种高熵合金的制备方法，包括以下步骤：(1)按照Cr元素的原子百分含量为18.5％-19.5％，Fe元素的原子百分含量为18.5％-19.5％，Co元素的原子百分含量为24.5％-25.5％，Ta元素的原子百分含量为8％-12％，称取Ta块、Co块、Cr块、Ni块和Fe块；(2)将步骤(1)称取的各原料置于电弧熔炼炉中进行熔炼，熔炼完成，即得到所述高熵合金。

上述的两个专利文件所公开的高熵合金制备方法，分别为高温熔炼和电弧熔炼，虽对制备方法进行一定的优化，但仍然具有上述的问题，因此，需要提供一种高熵合金的制备方法，一方面解决电弧熔炼法容易产生气孔、缩松、微裂和组织不均匀等冶金缺陷的问题，另一方面解决型件的尺寸受设备限制，不能成形高激光反射率的材料，且设备昂贵的问题。

发明内容