[发明专利]一种高熵合金、制备方法及激光熔覆方法

说明书

本发明公开了一种高熵合金、制备方法及激光熔覆方法，涉及高性能金属粉末材料技术领域。所提供的高熵合金材料的化学组成及其原子百分比为：Fe：15％～25％，Co：15％～25％，Ni：15％～25％，Cr：15％～25％，Al：5％～15％，Ti：5％～15％。本发明提供的高硬耐磨高熵合金材料是适用于精密模具、海工部件和钻油井杆等表面激光熔覆用的高硬耐磨高熵合金材料。使用上述合金组分制得的粉末，采用激光熔覆技术制备了相应的高强、高硬、耐磨高熵合金涂层，其硬度及耐磨性均具有极好的效果。此外，该材料具有较好的焊接性是一种适合激光增材制造的专用镍基高熵合金材料。

技术领域

本发明涉及高性能金属粉末材料技术领域，具体而言，涉及一种高熵合金、制备方法及激光熔覆方法。

背景技术

高熵合金的概念是近年来被提出的一种全新的合金设计理念。不同于以往单一主元或两主元的传统合金，其通常由5种或5种以上的元素构成，并且每种元素的含量在5％～35％之间，最常见的是等摩尔比混合的高熵合金。这种合金设计方式会充分提高合金系统中的熵值，因此被称为高熵合金。高熵合金具有一系列优异性能，例如较高强硬度、耐磨及耐腐蚀性能等。

大型模具、海工部件等关键零部件是现代大规模工业生产中必不可少的工具和组成部分。但冲压模具及海工部件在实际工作中常会因反复摩擦、大载荷冲击及液体腐蚀等问题产生高温软化、表面蚀坑及裂纹等现象，因此，常需要在冲压模具、海工零部件表面制备一层厚度均匀、高强硬且耐磨损的一种表面硬化涂层，这就对表面处理需要使用的原材料和相应技术提出了迫切需求。

目前，高熵合金涂层的主要制备方法有机械合金化、磁控溅射、热喷涂、电化学沉积、激光熔覆等。其中，激光熔覆技术具有制备过程自动化、熔覆层材料选择范围广、涂层与基体呈冶金结合、制备涂层致密且组织细小、稀释率低、尺寸限制小等其它技术无法比拟的优势，有望成为高熵合金实现大规模推广应用的主要制备方法之一，已成为国内外高熵合金领域的热点研究方向之一。但适合激光熔覆的高熵合金种类和具体成分现在仍未形成体系，尤其是适于高载模具、关键海工零部件表面高硬耐磨涂层的激光熔覆原材料和相关工艺仍需进一步探索。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高熵合金、制备方法及激光熔覆方法。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种高熵合金，高熵合金为FeCoCrNiAl_0.5Ti_0.5合金，高熵合金的化学组成及其原子百分比为：Fe：15％～25％，Co：15％～25％，Ni：15％～25％，Cr：15％～25％，Al：5％～15％，Ti：5％～15％。

第二方面，本发明还提供一种上述高熵合金的制备方法，其包括：采用等离子旋转电极雾化制粉技术制得高熵合金粉末。

第三方面，本发明还提供一种上述高熵合金在制备高熵合金涂层或块体高熵合金中的应用；

优选地，将高熵合金粉末用于激光增材制造技术制备高熵合金，更优选为用于激光熔覆制备高熵合金涂层。

第四方面，本发明还提供一种高熵合金涂层的制备方法，使用高熵合金粉末制备高熵合金涂层；

优选地，制备高熵合金涂层的方法选自磁控溅射、电子束物理气相沉积、电弧离子镀、火焰喷涂、大气等离子喷涂、真空等离子喷涂、冷喷涂、等离子喷涂-物理气相沉积、脉冲电镀和激光熔覆中的至少一种，优选为激光增材制造，更优选为激光熔覆。

第五方面，本发明还提供一种采用激光熔覆形成的激光熔覆成形涂层；