[发明专利]电子束增材制造的高熵或中熵合金微柱状晶制备方法

说明书

本发明公开了一种基于电子束增材制造的高熵或中熵合金微柱状晶的制备方法，方法包括以下步骤：打磨基材平整后，将基材放置于电子束增材制造装置的加工仓中且抽真空，电压55‑70kV及束流2‑6mA的电子束对基材的预加工区域预热15s，将高熵或中熵合金材料通过增材的方式制备于基材之上以制成高熵或中熵合金试样，然后泄真空，取出高熵或中熵合金试样，其中，电子束电压55‑70kV，束流5‑15mA，移动速度为500‑1000mm/min，表征高熵或中熵合金试样微观结构，调整工艺参数直至制备出微柱状晶，使用调整后的工艺参数生产高熵或中熵合金微柱状晶。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，特别是一种基于电子束增材制造的高熵或中熵合金微柱状晶的制备方法。

背景技术

高熵或中熵合金(高/中熵合金)是一种由多种元素按照相等或近等原子比合金化的新型合金，其一般形成固溶体，具有较高熵值。高/中熵合金因其具有热力学高熵效应、晶体结构上具有较大晶格畸变、动力学迟滞扩散效应，故往往同时具有强度高、硬度高、耐磨性好、高抗氧化性、抗腐蚀性的优异性能，具备极强的学术研究价值和技术应用价值。

对于金属而言，柱状晶结构具有纯净、致密的结构特点，在其生长方向上具有较高的强度，因此在飞机发动机、燃气轮机叶片等应用上颇具规模。高/中熵合金良好的塑性使其易于制成涡轮叶片，而其优良的耐蚀性、耐磨性、高加工硬化率及耐高温性能，可保证涡轮叶片长期、稳定地工作，提高服役安全性，减少叶片的磨损、腐蚀失效。然而，高/中熵合金因其独有的高熵值特性，在实际生产过程中往往产生等轴晶。因此为了进一步提高其性能，需要提供一种制备高/中熵合金柱状晶的方法。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

本发明提出基于电子束增材制造的高熵或中熵合金微柱状晶的制备方法，制备高/中熵合金的微柱状晶且同时能够制备复杂外形的产品。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种基于电子束增材制造的高熵或中熵合金微柱状晶的制备方法包括以下步骤：

第一步骤中，打磨基材平整后，将基材放置于电子束增材制造装置的加工仓中且抽真空，

第二步骤中，电压55-70kV及束流2-6mA的电子束对基材的预加工区域预热15s，

第三步骤中，将高熵或中熵合金材料通过增材的方式制备于基材之上以制成高熵或中熵合金试样，然后泄真空，取出高熵或中熵合金试样，其中，电子束电压55-70kV，束流5-15mA，移动速度为500-1000mm/min，

第四步骤中，表征高熵或中熵合金试样微观结构，调整工艺参数直至制备出微柱状晶，

第五步骤中，使用调整后的工艺参数生产高熵或中熵合金微柱状晶。

所述的方法中，高熵合金具有大于1.5R的构型熵，中熵合金的构型熵在1R至1.5R之间，R为理想气体常数。

所述的方法中，第一步骤中，基材包括不锈钢或同种高熵或中熵合金。所述的方法中，第一步骤中，基材为棒材或板材。

所述的方法中，第三步骤中，高熵或中熵合金材料通过送丝或送粉的方式制备于基材之上。

所述的方法中，第四步骤中，光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜或电子束背散射衍射表征高熵或中熵合金试样微观结构。

所述的方法中，第四步骤中，调整工艺参数包括，当试样产生裂纹时，增大基材预热时间；当试样块未产生微柱状晶时，减小基材预热时间，直至制备出微柱状晶。

所述的方法中，高熵或中熵合金为CoCrNi。

和现有技术相比，本发明具有以下优点：