[发明专利]一种选区激光熔化颗粒增强高熵合金材料及其制备方法

说明书

本发明涉及合金材料技术领域，具体的说是一种选区激光熔化颗粒增强高熵合金材料及其制备方法，包括以下步骤：步骤一：采用真空感应熔炼气雾化法制备高熵合金粉末，然后进行粉末筛粉；步骤二：将步骤一得到高熵合金粉末与颗粒增强粉末利用机械合金化方法得到均匀的混合粉末；步骤三：将步骤二得到混合粉末利用选区激光熔化(SLM)技术制备得到样品；步骤四：将步骤三得到的SLM样品进行固熔强化及时效处理。本发明通过在FeCoNiCr高熵合金中添加适量Ti和Al，实现高熵合金组分设计，在高熵合金中涂加Al₂O₃强化相及选区激光熔化样品热处理，通过强化，从而显著提高FeCoNiCr高熵合金的性能，有利于成形件延长工作寿命以及拓宽工作条件范围。

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，尤其涉及一种选区激光熔化颗粒增强高熵合金材料及其制备方法。

背景技术

高熵合金是一种新兴的合金体系，其出现打破了传统的合金设计理念，通常含有多种主要元素，且几种元素原子或近等原子比的主要元素混合而成，体现出多种元素的集体效应。由于高混合熵效应，其组元均倾向于混乱排列，从而形成简单物相。高熵合金呈现了一系列的特性，包括晶格畴变大，扩散缓慢、高的相稳定性等。这些结构特点使髙熵合金具有独特的力学性能，应用潜力巨大。

FeCoNiCr是常用的一类高熵合金，但其强度较低，如何在该体系中引入合适的强化机制从而达到提高材料强度的目的，成为当前该高熵合金领域研究的热点。现有的高熵合金的强化方式主要包括热处理、合金组分设计和颗粒强化等。通过对高熵合金进行热处理能够实现合金内实现固态相变或者硬质相的析出，从而实现合金在硬度和耐磨性等方面的性能提升。高熵合金组分设计的强化方法主要是通过利用高熵合金的鸡尾酒效应和晶格畸变效应，通过在高熵合金内添加在某方面性能优异的元素或调整元素浓度来实现高熵合金性能的提升。

选区激光熔化(Selective Laser Melting，SLM)技术是在快速原型制造基础上发展起来的，是一种利用“离散+堆积”的成形理念以及三维模型进行三维实体柔性制造一体化的先进现代制造技术。在计算机的精确控制下，高能激光束对设备铺设出的金属粉末进行选择性熔化和固结，得到的熔凝组织逐层堆积成设计师所需要的复杂结构组件。与传统制造工艺相比，选区激光熔化技术具有无需模具快速成形、降低企业开发成本、加工精度高、致密度高、可成形设计师所需要的任意形状复杂零件等一系列优势。虽然目前利用选区激光熔化技术制备的高熵合金的组织性能以及应用的研究才刚刚起步，但该技术可以制备出超细晶，近乎全致密的高熵合金，其应用前景十分广阔。

真空感应熔炼气雾化法制备高熵合金粉末，然后对高熵合金粉末进行筛粉，高熵合金粉末不断进入筛机的内部，不合格的高熵合金粉末留在筛网的表面，随着筛选时间的增加，筛网表面积累的不合格高熵合金粉末越来越多，降低了粉末的筛选效率。

因此，有必要提供一种新的选区激光熔化颗粒增强高熵合金材料及其制备方法解决上述技术问题。

发明内容

本发明提供一种增加高熵合金粉末筛选效率的选区激光熔化颗粒增强高熵合金材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种选区激光熔化颗粒增强高熵合金材料，该高熵合金中各元素原子比为Fe：Co：Cr：Ni：Ti：Al＝25-2x：25-2x：25-2x：25-2x：3x：5x，其中x在0.5-2之间，即(FeCoNiCr)_100-8xTi_3xAl_5x。

一种选区激光熔化颗粒增强高熵合金材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：采用真空感应熔炼气雾化法制备高熵合金粉末，然后通过筛选装置进行粉末筛粉；

步骤二：将步骤一得到高熵合金粉末与颗粒增强粉末利用机械合金化方法得到均匀的混合粉末；

步骤三：将步骤二得到混合粉末利用选区激光熔化(SLM)技术制备得到样品；