[发明专利]一种高熵合金、制备方法及激光熔覆方法

权利要求书

1.一种高熵合金涂层的制备方法，其特征在于，使用高熵合金的粉末激光熔覆制备所述高熵合金涂层；

所述高熵合金为FeCoCrNiAl_0.5Ti_0.5合金，所述高熵合金的化学组成及其原子百分比为：Al：10.01%~12.30%，Co：18.1%~22.5%，Cr：18.05%~20.12%，Fe：18.77%~21.02%，Ni：19.21%~20.99%及Ti：8.43%~11.5%；

所述激光熔覆的激光功率为1800-2400W，扫描速度为300-800 mm/min，搭接率为50-70%，送粉速度为4-6 rpm；

适于激光熔覆的高熵合金粉末的粒径为90~108μm；

所述高熵合金的制备包括以下步骤：以金属制成自耗电极棒，将所述自耗电极棒的棒材表面使用等离子枪进行熔融，并在高速旋转离心力作用下甩出微小液滴，冷却成球形粉末并收集，得到高熵合金粉末；使用等离子枪进行熔融，等离子枪焰流温度保持在1650°C以上。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高熵合金的制备包括以下步骤：

使用等离子旋转电极雾化制粉设备，以Fe、Co、Cr、Ni、Al和Ti的金属铸锭为原料，按照所述高熵合金的设计成分及配比进行配料，然后经进行熔炼、冷却并锻造，得到自耗电极棒；

将等离子旋转电极雾化制粉设备的工作腔室内抽真空处理后，再向其中充入高纯氩气；

启动高速旋转机构，使所述自耗电极棒在惰性气体环境中快速旋转；

将棒材表面使用等离子枪进行熔融，并在高速旋转离心力作用下甩出微小液滴，冷却成球形粉末并收集，再将球形粉末进行筛分、烘干。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述Fe、Co、Cr、Ni、Al和Ti的金属铸锭纯度为99.00 wt.%。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述等离子旋转电极雾化制粉设备的工作腔室压力维持在0.04~0.07MPa之间。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，将球形粉末进行真空干燥，且真空干燥的温度为100~150℃，负压为-0.08~-0.10MPa。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，采用激光熔覆制备高熵合金涂层包括以下步骤：对目标熔覆实体进行三维建模，之后在激光熔覆成形系统内进行熔覆轨迹规划后，使用高熵合金粉末进行高性能熔覆层的成形。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，三维建模软件为UG，Solidworks，Pro/e或CATIA。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，激光熔覆成形软件为KUKA或ABB机器人自带的编程软件。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述激光熔覆轨迹是通过将三维模型中的信息转换为多个切片，并将每个切片限定为零件的横截面层后采用上述方法制造所述目标熔覆实体。

10.一种激光熔覆成形涂层，其特征在于，采用权利要求6~9任一项所述的激光熔覆形成。

11.根据权利要求10所述的激光熔覆成形涂层，其特征在于，目标熔覆实体为AISI 45钢时，所述激光熔覆成形涂层与基体间呈冶金结合，显微硬度高达700-770 HV_0.2，为基体的2.3-2.5倍，平均磨损率为5.21×10^-5 mm³ /(N•m)-9.18×10^-5 mm³ /(N•m)。

12.一种根据权利要求6~9任一项所述制备方法制备的激光熔覆成形涂层或权利要求10或11所述激光熔覆成形涂层在高硬耐磨损材料中的应用。