[发明专利]基于激光增材及电脉冲处理的异构钴铬合金及制备方法

说明书

本发明公开了基于激光增材及电脉冲处理的异构钴铬合金及制备方法，且所述钴铬合金材质上成梯度结构，制备方法为：对粉末状材料做激光增材制造成型处理，获得胚料；将胚料串联入脉冲电路，通过电脉冲发生器对胚料进行电脉冲处理，获得结构梯度钴铬合金；本发明的有益效果为实现了制备晶粒较细的结构梯度钴铬合金；避免了金属材料对制备的结构梯度钴铬合金带来的差异性以及困难，更易于制备结构梯度钴铬合金；通过对不同横截面积的胚料进行电脉冲处理，能够获得不同性能的结构梯度钴铬合金。

技术领域

本发明涉及梯度金属材料制备技术领域，尤其涉及基于激光增材及电脉冲处理的异构钴铬合金及制备方法。

背景技术

金属材料由于它优异的综合性能而在人类的生产生活中扮演着重要的角色。随着现代工业的发展，人们对材料性能的要求越来越高，传统金属越来越难以满足社会发展要求。如何在提高金属材料强度的同时又能保持良好的塑性是目前广大学者的研究热点。而结构梯度(异构结构)材料作为一种新型材料设计思路被人们所关注。它突破传统材料均匀合金化、块体晶粒细化等改性思维模式,靠结构异质单元兼具不同属性和单元间耦合优化的方式来提高材料强度、塑性、抗疲劳 损伤、抗摩擦磨损等力学性能。梯度铜合金、铝合金、钢材、钛及钛合金等众多金属材料的相关制备工艺、材料细化机制、微观结构特征、力学及承载变形机制、物理性能也被深度剖析。

钴铬合金具有良好的耐磨性、耐蚀性、抗高温性能、生物相容性等性能，因此在航空航天、生物医疗以及军工领域有着广泛的应用，结构梯度钴铬合金也具有广泛的应用前景和研究价值。然而，目前为止，关于梯度结构钴铬合金的相关报道并不多见；其主要原因是钴铬合金结构梯度的制备难度较大。

目前，结构梯度金属材料的制备方法主要有热处理法、电沉积法、机械变形法等；热处理方法是最早的梯度结构制备方法，如表面淬火，但是由于金属材料导热性能良好，因此很难制备具有连续梯度过渡的材料；电沉积法则是通过计算机程序控制沉积过程中的参数变化，制备得到具有晶粒尺寸梯度的方法，但这种制备方法大多应用于纯金属的制备，在合金制备方面难度很大；对于合金来说，目前最广泛的方法为机械变形法，塑性变形可使金属中产生大量缺陷(如位错、晶界、孪晶界等)，通过控制塑性变形条件可将晶粒组织细化至亚微米甚至纳米尺度，由于表面变形大，由外到内变形量逐渐减小，由此形成由外到内的梯度结构，但该方法所得到的梯度材料梯度率无法控制，且制备材料强度越高，制备难度越大，对于钴铬合金来说，由于其较高的室温及高温强度，利用塑性变形获得较细晶粒难度较大。

发明内容

本发明的目的在于提供基于激光增材及电脉冲处理的异构钴铬合金及制备方法，通过将激光增材制造成型技术与电脉冲处理技术结合在一起，对Cr、Mo、W、Si、Mn、Co成分混合的粉末状材料进行处理，获得结构梯度钴铬合金，通过这种制备方法得到的梯度钴铬合金，其合金的梯度率可以控制，减小了制备难度，更容易获得较细晶粒。

本发明通过下述技术方案实现：

基于激光增材及电脉冲处理的异构钴铬合金的制备方法，制备方法步骤包括：

S1：对由Cr、Mo、W、Si、Mn、Co成分组成的粉末状材料做激光增材制造成型处理，获得胚料；

S2：将获得的胚料串联入脉冲电路，通过电脉冲发生器对所述胚料进行电脉冲处理，获得结构梯度钴铬合金。