[发明专利]一种用于激光铝热还原生成高熵合金涂层的粉末制备方法

说明书

一种用于激光铝热还原生成高熵合金涂层的粉末制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将纳米TiO₂粉与Al、Nb、Ti、V、Cr粉末混合，并加入无水乙醇，在行星式球磨机中球磨后得到复合粉末；将球磨后的复合粉末在真空干燥箱中保温干燥；之后，充分进行球磨破碎，制得用于激光铝热还原生成陶瓷相增强的轻质高熵合金涂层复合粉末；由于纳米粉末的粒径小，比表面积大，比表面能高，可以吸附在微米级粉末表面，其纳米TiO₂吸附在其它微米级粉末表面时，改变了微米级粉末的表面化学成分和表面粗糙度，表面粗糙度的提高使光反射形式更加倾向于漫反射，降低了激光的反射率，从而提高复合粉末的激光吸收系数，有利于激光熔覆制备轻质高熵合金涂层。

技术领域

本发明属于高熵合金涂层粉末制备领域，具体涉及一种用于激光铝热还原生成高熵合金涂层的粉末制备方法。

背景技术

2004年，学者叶均蔚教授首次提出高熵合金的概念。高熵合金一般包括五种或五种以上主元素，且各元素之间按等原子比或近等原子比组成。区别于传统合金，高熵合金由于高的混合熵使其容易形成单一固溶体相，且具有四大显著效应：热力学上的高熵效应、动力学上的迟缓扩散效应、结构上的晶格畸变效应、性能上的“鸡尾酒效应”。独特的晶体结构和四大效应使得高熵合金具有优异的耐磨耐腐蚀性能及高温抗氧化性能。轻质合金在减轻构件重量的同时，可以节约能源，减少环境污染，被广泛应用于汽车交通、航空航天、电子零件等领域。高熵合金概念的提出为轻质合金的发展提供了新方向。

激光熔覆作为制备涂层的一种技术，具有快热快冷的特点。其热输入量均匀、热影响区小，可得到致密度较高的涂层，并且可以精确控制尺寸形状。

利用激光熔覆制备轻质高熵合金涂层时，可在轻质高熵合金粉末中加入金属陶瓷粉末以发生原位自生反应生成陶瓷增强相，进一步提升轻质高熵合金涂层的性能。

但是，目前利用激光熔覆技术制备高熵合金涂层，存在以下不足：

1、制备高熵合金涂层的复合粉末激光吸收系数低，导致激光熔覆制备过程中合金涂层综合性能、制备过程效率都较低；

2、传统激光熔覆制备高熵合金涂层的过程中热输入量小，致使熔池温度场分布不均匀，导致最终制备的涂层组织结构稀疏，整体涂层质量较差；

3、传统激光熔覆制备的高熵合金涂层抗氧化性不强。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于激光铝热还原生成高熵合金涂层的粉末制备方法，以解决上述激光熔覆制备高熵合金涂层过程中复合粉末激光吸收系数低、热输入量小以及最终制备的合金涂层抗氧化性不强的问题。

为了达到解决上述技术问题的技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：一种用于激光铝热还原生成高熵合金涂层的粉末制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1将纳米TiO₂与Al、Nb、Ti、V、Cr粉末混合，并加入无水乙醇，在行星式球磨机中球磨后得到复合粉末；

S2将球磨后的复合粉末在真空干燥箱中保温干燥；

S3之后，进行球磨破碎，制得用于激光铝热还原生成陶瓷相增强轻质高熵合金涂层的复合粉末；

进一步的，上面所述S1中所有粉末均为球形粉，纯度均不低于 99.99％，无水乙醇的质量分数为16.24～16.46wt％，粉末粒径及含量如下表示：

进一步的，上面所述S2中球磨方式为湿磨，球磨转速为120～150 rpm，球料比为4:1，球磨时间为2～8h；

进一步的，上面所述S2中真空干燥箱里70℃保温8～10h；

进一步的，上面所述S2中球磨破碎时间为2～3h，转速为120～150 rpm，球料比4:1。