[发明专利]海洋环境用高熵合金组合物及其粉末、丝材的制备应用

说明书

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种海洋环境用高熵合金组合物及其粉末、丝材的制备应用。其包括如下质量百分比的元素单质组分块体或粉末，粉末纯度高于99.9%：Ni 16‑25%、Cr 18‑25%、Mo 14‑22%、Nb 16‑23%、Ti≤3.0%、La≤1.0%、Sc≤1.0%。本发明通过特定的元素成分配比及制备工艺，获得耐腐蚀性能优秀的高熵合金金属材料，并且具有优秀的抗高温氧化性能和力学性能，其制备出的丝材或粉末材料可用于海洋工程零件表面耐腐蚀涂层的制造，可以大大提升零件的使用服役年限。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种海洋环境用高熵合金组合物及其粉末、丝材的制备应用。

背景技术

目前海洋工程中通过使用各类不锈钢金属结构或涂层来避免工程结构的过早锈蚀失效。随着人们对海洋资源开发需求的日益增加，人们对海洋环境中使用的金属材料的耐腐蚀性能提出了更高的要求，当前金属材料的耐腐蚀性能已经逐渐无法满足更加苛刻的使用环境及使用年限的要求。

发明内容

本发明的目的是要提供一种具有优秀的耐腐蚀性能、抗高温氧化性能和力学性能，可以大大提升零件的使用服役年限的海洋环境用高熵合金组合物及其粉末、丝材的制备应用。

为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：

一种海洋环境用高熵合金组合物，其包括如下质量百分比的元素单质组分块体或粉末，粉末纯度高于99.9％：Ni 16-25％、Cr 18-25％、Mo 14-22％、Nb 16-23％、Ti≤3.0％、La≤1.0％、Sc≤1.0％。

一种海洋环境用高熵合金粉末的制备方法，其包括如下步骤：

(1)按照配方比例称取各元素单质组分块体或纯度高于99.9％的粉末，配方为：Ni16-25％、Cr 18-25％、Mo 14-22％、Nb 16-23％、Ti≤3.0％、La≤1.0％、Sc≤1.0％；

(2)将上述的各元素单质组分块体或粉末混合均匀得到混合金属材料；

(3)采用真空感应炉熔炼步骤(2)所得到的混合金属材料的高熵合金金属溶液；

(4)将上述的高熵合金金属溶液注入位于雾化喷嘴之上的中间包内，使用惰性气体雾化方法制备得到高熵合金粉末。

上述的一种海洋环境用高熵合金粉末的制备方法，其还包括筛选步骤，步骤(4)得到的所述高熵合金粉末采用粉筛过滤得到粒径在45-150μm范围内的精选高熵合金粉末，其余粒径的粉末返回步骤(3)熔炼，重新制备得到高熵合金粉末。

一种海洋环境用高熵合金粉末的应用，其采用激光熔覆的方法，将高熵合金粉末熔覆到海洋工程零件的表面，加工后熔覆层厚度为1-1.5mm，起到耐腐蚀的作用。

一种海洋环境用高熵合金丝材的制备方法，其包括：

(1)按照配方比例称取各元素单质组分块体或纯度高于99.9％的粉末重量，配方为：Ni 16-25％、Cr 18-25％、Mo 14-22％、Nb 16-23％、Ti≤3.0％、La≤1.0％、Sc≤1.0％；

(2)将上述的各元素单质组分块体或粉末混合均匀得到混合金属材料；

(3)采用真空感应炉熔炼步骤(2)所得到的混合金属材料的高熵合金金属溶液；

(4)预热浇铸的模具，将得到的高熵合金金属熔液倒入预热的浇铸模具中，得到铸锭，将铸锭均匀化退火；

(5)将退火的铸锭锻造加工成高熵合金棒，并经过5-12道次热轧，每道次热轧变形加工率10-15％，至合金棒的直径为去除表面氧化皮；

(6)步骤(5)得到的高熵合金棒，依次经过冷拉拔和真空退火热处理，即可制得的丝材。