[发明专利]高熵合金及硬质颗粒复合涂层的制备方法在审

专利信息
申请号: 202211396854.7 申请日: 2022-11-09
公开(公告)号: CN116005100A 公开(公告)日: 2023-04-25
发明(设计)人: 周怡成;张国栋;李孟钊;龚寅卿;汪昌顺;李成林;梅青松;杨兵 申请(专利权)人: 武汉大学
主分类号: C23C4/134 分类号: C23C4/134;C23C4/10;C23C4/06
代理公司: 武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 42222 代理人: 詹艺
地址: 430072 湖北省武*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 合金 硬质 颗粒 复合 涂层 制备 方法
【说明书】:

本申请公开了高熵合金及硬质颗粒复合涂层的制备方法。本方案中,首先,采用等离子熔敷作为热源,在高熵合金材料中添加硬质相颗粒,利用高熵合金的多样性和硬质颗粒优异的力学性能,可以根据需求选取不同的高熵合金和硬质颗粒搭配,获得不同的较高的力学性能、耐高温、耐腐蚀等优异性能。其次,对经过等离子熔敷获得的中间状态涂层,施加热电复合处理即在加热的同时,对试样施加脉冲电流从而实现焦耳热作用和脉冲电流作用的协同处理,进一步提高复合涂层的力学性能。

技术领域

本申请涉及金属成型及制造的技术领域,尤其涉及高熵合金及硬质颗粒复合涂层的制备方法。

背景技术

高熵合金是一种新型的多主元合金,至少含有五种元素,通过不同元素的组合可以发展出非常多不同的高熵合金体系,而且在其基础上,还可以通过添加其他微量元素、陶瓷颗粒等来获得需要的性能。自然界中金属元素本就较多,因此可以组成几千种多主元高熵合金体系,可以满足对于不同要求下的新材料,这就使得高熵合金具有广阔的应用范围和十分可观的应用前景。相较于已经成熟的合金体系来说,高熵合金的提出时间晚,研究时间短,研究结果有限,相关制备工艺的研究更少,距离其成熟应用还有很长的一段路要走。为此,我们需要更进一步的研究其制备工艺,微观组织及性能等,并且从显微组织出发,深入了解其金相、组织、强化机制等,从而将高熵合金这一新型的合金体系更好的应用于实践。

相关技术中,高熵合金涂层的力学性能、耐高温、耐腐蚀等性能有待提升。

发明内容

有鉴于此,本申请提供高熵合金及硬质颗粒复合涂层的制备方法,能够增强高熵合金涂层的力学性能、耐高温、耐腐蚀性。

制备方法

作为本申请高熵合金及硬质颗粒复合涂层的制备方法,包括:

(A)使高熵合金、硬质相颗粒,采用等离子熔敷,在基材材料表面形成中间状态涂层;

(B)使所述中间状态涂层实施热电复合处理,得到复合涂层。

硬质相颗粒

在本申请中,在高熵合金材料中添加硬质相颗粒,利用高熵合金的多样性和硬质颗粒优异的力学性能,可以根据需求选取不同的高熵合金和硬质颗粒搭配,获得不同的较高的力学性能、耐高温、耐腐蚀等优异性能。

合适但非限制性的硬质相颗粒的具体实例有WC、Cr3C2、Si3N4、Al2O3中的一种或至少二种。

针对此处的WC,WC作为一种常用的生产硬质合金的材料,其具有如下特点,熔点:2800-3000℃左右;硬度:17300MPa,过渡性能仅次于金刚石,是耐磨材料中的上乘佳品。具有晶体硬度高、耐磨性好以及与金属基体之间的润湿角几乎为零等特点,加入后可以作为硬质相从而提高材料的各方面性能。

等离子熔敷

合适但非限制性的等离子熔敷的相关参数如下:

等离子熔敷的工作电流160-180A,工作电压29-30V。

等离子熔敷在保护气氛下进行,保护气体流量为450-550L/h,离子气体流量为250-350L/h,送粉气体流量为350-450L/h。

喷嘴距基材表面距离8-10mm,扫描速度170-210mm/min。

等离子熔敷之前,还包括:

(A1)将高熵合金、硬质相颗粒进行球磨;

(A2)使经过球磨后的原料进行干燥。

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