[发明专利]一种耐高温磨擦磨损难熔高熵合金涂层的制备工艺

说明书

本发明公开了一种耐高温磨擦磨损难熔高熵合金涂层的制备工艺，涂层包括W、Mo、Ta、Nb原料均为单质纯金属，制备方法为先利用等离子旋转电极雾化法制备难熔单质粉末，再将粉末进行筛分，并对其进行干燥预处理；然后将干燥预处理后的难熔单质粉末置于行星球磨机中，球磨制得所需难熔高熵合金粉末原料；之后进行基材处理；最后通过激光熔覆成型制得耐高温磨擦磨损难熔高熵合金涂层，该涂层表面硬度≥1000HV，磨损率≤1.0×10^‑5mm³N^‑1m^‑1，涂层结合强度≥90N。通过本方法制备的耐高温磨擦磨损难熔高熵合金涂层内部难产生裂纹，从而确保耐磨损的特性。

技术领域

本发明涉及高熵合金涂层技术领域，具体涉及一种耐高温磨擦磨损难熔高熵合金涂层的制备工艺。

背景技术

高熵合金因强大的高熵效应、晶格畸变效应、扩散迟滞效应及多主元之间的交互作用，具有优异的高温力学性能。难熔高熵合金不但具有优异的高温力学性能、热稳定性，而且还具有较好的韧性和比强度，能在较高温度下还能保持较高的屈服强度，满足航空航天高温服役环境的苛刻，具有替代陶瓷高温防护涂层的潜力。

激光熔覆是指通过同步或预置材料的方式，将外部材料添加至基体经激光辐照后形成的熔池中，并使二者共同快速凝固形成包覆层的工艺方法，可显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化或电气特性，从而达到表面改性或修复的目的，满足材料表面特定性能要求的同时可节约大量的材料成本。与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比，激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点，因此激光熔覆技术应用前景十分广阔。通常情况下，将激光熔覆技术应用于高熵合金中，生产出具有抗高温难熔高熵合金的涂层。

但是现有技术中利用激光熔覆技术生产的抗高温难熔高熵合金涂层冷却速率过快，进而使得涂层内部各分子之间产生热应力，这种热应力往往会加速涂层内部各分子之间的运动，从而使得该抗高温难熔高熵合金涂层产生局部裂纹，况且由于该抗高温难熔高熵合金涂层熔点较高的特性以及与基材相比热膨胀系数差异性过大的特点，使得裂纹加速扩散，而扩散的裂纹将导致该抗高温难熔高熵合金涂层不耐磨损。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种耐高温磨擦磨损难熔高熵合金涂层的制备工艺，能够减少制备难熔高熵合金涂层制备过程中产生的局部裂纹，使得生产出来的难熔高熵合金涂层具有耐摩擦磨损的性能。

本发明的技术方案是：

一种耐高温磨擦磨损难熔高熵合金涂层的制备工艺，包括以下步骤：

S1、粉末制备

按如下质量百分比称取W15.62-38.64％、Mo14.72-22.64％、Ta14.72-40.62％、Nb10.25-25.82％的单质纯金属，各单质纯金属纯度≥99.95％，利用等离子旋转电极雾化法制备难熔单质粉末，再将粉末进行筛分，并对其进行干燥预处理；

S2、球磨混粉

将干燥预处理后的难熔单质粉末置于行星球磨机中，球磨制得所需难熔高熵合金粉末原料；

S3、基材处理

S3-1、将基材表面打磨光滑去除基材表面油污，然后做喷砂处理，再将基材置于超声清洗机清洗30min去除表面粘接杂质，最后置于120-250℃的鼓风干燥箱中，干燥1-2h后备用；

S3-2、在步骤S3-1处理后的基材表面均匀涂抹活性助剂，活性助剂的涂抹厚度为0.2-0.4mm；

S4、激光熔覆成型