[发明专利]一种AlCoCrFeNi高熵合金涂层

说明书

本发明涉及一种AlCoCrFeNi高熵合金涂层，该涂层是利用超音速火焰喷涂技术将纯度＞99.9%的AlCoCrFeNi高熵合金粉末充分熔融后喷涂至经过预处理的基材表面上制得。本发明操作简单，适合工业化生产，所得涂层具有良好的强度和抗磨性能，适用于机械工程零部件表面，在大规模器件的磨损防护领域及苛刻环境中机械的抗磨方面具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及表面工程技术领域，尤其涉及一种AlCoCrFeNi高熵合金涂层。

背景技术

通过熔炼、烧结等工艺将两种或两种以上金属与金属或非金属所合成的具有金属特性的固体物质称为合金。传统合金是由一至两种金属为基体，通过添加其他金属或非金属以获取新的或更优的性能。这种理念认为随着元素种类的不断增加，合金组织容易形成脆性的金属间化合物，从而导致合金开裂，性能下降。

而在2004年，叶均蔚采用电弧熔炼技术制备了铸态CuCoNiCrAlFe合金，发现该合金组织仅存在简单的固溶体结构，并将这种新型合金命名为高熵合金。高熵合金是由五种或五种以上等原子比或近等原子比的金属元素组成，每种元素占比约为5%~35%。由于热力学上的高熵效应、动力学上的缓慢扩散效应、结构上的晶格畸变效应和性能上的“鸡尾酒”效应，高熵合金具有高强度、高硬度和良好的延展性、耐磨性、耐腐蚀性等优异性能。截止目前，高熵合金的应用领域十分广泛，如用于制造硬质刀具材料、耐高温材料、精密铸造件等。由于高熵合金整体材料制造成本高、制备工艺复杂，因此，采用表面工程技术制备高熵合金涂层材料是合金领域的研究热点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种操作简单、适合工业化生产的AlCoCrFeNi高熵合金涂层。

为解决上述问题，本发明所述的一种AlCoCrFeNi高熵合金涂层，其特征在于：该涂层是利用超音速火焰喷涂技术将纯度＞99.9%的AlCoCrFeNi高熵合金粉末充分熔融后喷涂至经过预处理的基材表面上制得。

所述AlCoCrFeNi高熵合金粉末是指采用纯度高于99.9%的Al、Fe、Co、Cr、Ni原料，并按AlCoCrFeNi等摩尔或各元素原子百分含量在5~35%之间变化进行配比，经熔炼、喷雾冷却制得；该高熵合金粉末的粒度＜45 μm。

所述超音速火焰喷涂条件是指氧气流量为1850 SCFH，氩气流量为7~16 L/min，燃油流量为5.5~7.0 GPH；采用间断喷涂方式，喷涂次数为4~6次，前后两次喷涂间隔2~4 s，喷涂距离300~500 mm。

所述预处理是指先采用弱酸性水基除油剂对所述基材进行除油，然后依次经抛光除锈、蒸馏水洗涤、丙酮溶剂二次洗涤，最后采用刚玉喷砂即可。

所述AlCoCrFeNi高熵合金涂层的物相主要由大量的体心立方相/无序体心立方相（BCC/B2）和少量的面心立方相（FCC）共同构成。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明以粒度＜45 μm，纯度＞99.9%的AlCoCrFeNi高熵合金粉末为原料（如图1所示），通过制备成本低、喷涂材料广泛、涂层结合强度高、涂层孔隙率低、对基体影响小的超音速火焰喷涂技术，制备出了含有大量BCC/B2相的AlCoCrFeNi高熵合金纳米晶涂层，改善了涂层的结合致密度，增强了涂层的强度和抗磨性能。

2、本发明操作简单，适合工业化生产，适用于机械工程零部件表面，在大规模器件的磨损防护领域及苛刻环境中机械的抗磨方面具有较好的应用前景。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本发明AlCoCrFeNi高熵合金涂层喷涂所用粉末原料的SEM图。

图2 为本发明实施例所得AlCoCrFeNi高熵合金涂层XRD图谱。