[发明专利]一种制备高熵合金涂层的方法

说明书

为解决现有的高熵合金涂层制备方法制备的高熵合金涂层存在缺陷的技术问题，本发明实施例提供一种制备高熵合金涂层的方法，包括：将含有用于制备高熵合金涂层所需金属元素的金属材料作为离子注入MEVVA源的阴极材料；通过离子注入的方式在金属基体表面上注入金属材料含有的金属的金属离子，以在基体表面形成合金相涂层。本发明实施例解决了现有的高熵合金涂层制备方法制备的高熵合金涂层存在的金属基体和高熵合金涂层结合力较差的缺陷，制备出了与基体附着力牢固的高熵合金涂层。

技术领域

本发明涉及一种制备高熵合金涂层的方法。

背景技术

高熵合金是由五个及五个以上组元按等原子比或接近等原子比组成的合金化合金，这种等比原子形成的多主元效应使其相对于传统合金具有高强韧、高耐腐蚀和耐高温等优良性能，特别是在辐照环境下还具有相稳定性高、缺陷难以积累等优异的抗辐照特性，因此具备诱人的未来先进反应堆结构材料应用的潜力。

高熵合金最常用的是采用电弧或感应熔炼技术制备块体材料，但高熵合金内部固溶体的形成需要较高冷却速率，使得这种方法难以形成大尺寸结构件所需的块材，且该方法制备的高熵合金呈现出典型的树枝晶结构，同时含有较多孔洞、孔隙等铸造缺陷，大大的降低了材料的性能；此外，目前相对成熟的合金体系中存在较多贵金属，如：镍、钼和钴等，制备大尺寸的合金成本较高。近年来，为突破以上高熵合金在工程应用中存在的局限性，高熵合金涂层作为相对成熟且低成本的结构材料保护层被广泛研究，已成为高熵合金研究领域的热点。

目前高熵合金涂层较为成熟的制备技术为激光熔覆，但该制备方法的过加热速度和冷却速度极快，易产生较大的残余应力，导致再制造工件扭曲变形和涂层开裂，同时激光能量过大导致基体元素稀释到涂层里，涂层元素发生严重偏析；此外，热喷涂技术也可用来制备高熵合金涂层，但该技术制备的涂层是由低结合力的扁平状熔融粒子相互堆砌形成，涂层内缺陷较多；采用磁控溅射技术制备的高熵合金涂层由于与基体之间难以形成良好的化学键合导致附着力较差。

发明内容

为解决现有的高熵合金涂层制备方法制备的高熵合金涂层存在缺陷的技术问题，本发明实施例提供一种制备高熵合金涂层的方法，以制备出与基体附着力牢固的高熵合金涂层。

本发明实施例通过下述技术方案实现：

本发明实施例提供一种制备高熵合金涂层的方法，包括：

将含有用于制备高熵合金涂层所需金属元素的金属材料作为离子注入MEVVA源的阴极材料；

通过离子注入的方式在金属基体表面上注入金属材料含有的金属的金属离子，以在基体表面形成合金相涂层。

进一步的，所述含有用于制备高熵合金涂层所需金属元素的金属材料含有5-8种金属元素。

进一步的，所述含有用于制备高熵合金涂层所需元素的金属材料为金属或金属合金。

进一步的，所述通过离子注入的方式在金属基体表面上注入金属材料含有的金属的金属离子，以在基体表面形成合金相涂层，之前，还包括：将对金属基体表面进行清洗预处理。

进一步的，所述清洗预处理包括：用丙酮和/或无水乙醇清洗金属基体表面并干燥处理。

进一步的，所述金属基体为铁素体不锈钢或马氏体不锈钢。

进一步的，含有用于制备高熵合金涂层所需金属元素的金属材料为含有Fe、Ni、Mo、Co、Cr和Ti的金属或金属合金。

进一步的，所述离子注入的能量采用阶梯式渐变能量以使不同的元素注入金属基体表面的深度相同。

进一步的，所述含有用于制备高熵合金涂层所需金属元素的金属材料中的每种金属元素的含量在10-30％。