[发明专利]一种高温AlCrTiNiY共晶高熵合金耐磨熔覆层

说明书

本发明公开了一种高温AlCrTiNiY共晶高熵合金耐磨熔覆层，所述熔覆层利用高熵合金粉末通过激光熔覆工艺熔覆在基材表面形成；所述熔覆层的物相由体心立方相和L2subgt;1/subgt;相组成。本发明所述熔覆层在高温下会发生共晶转变，使熔覆层内部的应力得以释放，从而避免熔覆层在高温条件下因设备频繁启动、加载过程中容易出现的裂纹、开裂等问题；同时，本发明所述熔覆层在常温和高温条件下的硬度和耐磨性都能满足工况需求，所述熔覆层在常温和高温条件下均具有优异的力学性能，能够很好的应用于激光熔覆领域。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，具体涉及一种高温AlCrTiNiY共晶高熵合金耐磨熔覆层。

背景技术

目前，传统钴基高温合金已经广泛用于各种工业燃气轮机和航天发动机最热端的部件，但是，其最高使用温度已达到其熔点的80％，并且，在长时间的使用过程中，部分部件出现了开裂、脱落等问题，因此，传统的高温合金已经无法满足日益严苛的使用需求。

在2004年提出高熵合金(HEAs)理念以来，高熵合金得以长足发展，除了传统的Cantor高熵合金外，目前已开发出难熔高熵合金(RHEAs)、共晶高熵合金(EHEAs)等。虽然这些合金材料具有众多优势，但在实际激光熔覆过程中，却存在诸多问题：采用Cantor合金进行激光熔覆时，成型熔覆部分表现出硬度低、耐磨性差且气孔较多等缺点，无法满足严苛的工况要求；RHEAs虽然熔点高，高温下性能较好，但熔覆层在室温下韧性差，材料变脆，容易开裂，在使用过程中无法避免调峰时频繁启机、停机、变负荷等二次热应力引起的低周疲劳寿命损耗以及蠕变-持久寿命损伤，同样难以满足严苛工况的需求；而常规的EHEAs虽然结合了Cantor合金和RHEAs的优点，表现出可控的、接近平衡的微观结构，可以抵抗温度变化直至共晶点，但是在EHEAs中观察到的共晶相，发现它们主要由面心立方(FCC)和B2相或FCC和Laves相组成，在这些晶相中：FCC相具有延展性，但强度较低；B2相具有较高的室温强度，但在高温下的抗蠕变性较差；Laves相有多种晶体结构，但最稳定的结构仍不清楚，这就导致常规的EHEAs通过激光熔覆得到的熔覆层强度较低、在高温下的抗蠕变性较差、共晶相不稳定。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种高温AlCrTiNiY共晶高熵合金耐磨熔覆层，以解决现有技术中各类常规的高熵合金在应用于激光熔覆工艺时出现强度不足、耐磨性差且气孔多、在室温下韧性差、材料变脆、容易开裂、使用寿命短、在高温下的抗蠕变性较差、共晶相不稳定等问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种高温AlCrTiNiY共晶高熵合金耐磨熔覆层，所述熔覆层利用共晶高熵合金粉末通过激光熔覆工艺熔覆在基材表面形成；所述熔覆层的物相由体心立方相和L2₁相组成，其中，按照质量百分比计算，体心立方相占比为65～75％，L2₁相占比为25～35％。