[发明专利]一种活性氩弧熔覆高熵合金涂层及其制备方法

摘要

本发明公开了一种活性氩弧熔覆高熵合金涂层及其制备方法，属于合金涂层及其制备技术领域。所述制备方法采用轧制态Q235A钢作为基体材料，采用煤炭伴生资源粉煤灰作为活性剂，氩弧熔覆方法制备得到了活性氩弧熔覆高熵合金涂层Fe_xAlCrCuCoTi_0.4(x＝0，1)。所述涂层的组织结构由BCC相和FCC相组成。其中，Fe₁AlCrCuCoTi_0.4高熵合金涂层与基体间呈冶金结合，显微硬度高达495.6HV_0.2，改善了材料表面硬度、耐磨性，满足实际生产需要，并促进了活性氩弧熔覆高熵合金涂层在材料表面工程上的广泛应用。

主权项

1.一种活性氩弧熔覆高熵合金涂层的制备方法，其特征在于：所述的制备方法具体步骤如下：第一步，基体的预处理；采用轧制态Q235A钢作为基体材料，将钢板制备成尺寸为100mm×30mm×8mm的试样，然后打磨，清洗，并用吹风机将其吹干，置于干燥箱中备用；第二步，制备高铝粉煤灰活性剂；采用高铝粉煤灰进行脱碳处理，向脱碳处理后的高铝粉煤灰中加入SiO2、B2O3和Ti；并以此为基础，额外添加质量百分含量为5％的La2O3粉末，得到高铝粉煤灰活性剂；其中，按照质量百分比：脱碳处理后的高铝粉煤灰:SiO2:B2O3:Ti＝60％:13.8％:25.4％:0.8％；第三步，高熵合金涂层材料选取；选择Fe、Al、Cr、Cu、Co、Ti六种元素作为高熵合金的元素，各元素摩尔比为x:1:1:1:1:0.4，即FexAlCoCrCuTi0.4，其中，x＝0,1；x＝0指不外加Fe粉，而利用氩弧熔覆时基体融化提供的Fe原子；第四步，将高熵合金涂层材料粉末混合均匀，将粉末压成预制块，将压好的预制块阴干24h后放置在烘干箱中150℃烘干2h；第五步，将高铝粉煤灰活性剂与丙酮溶剂混合制备悬浊液，涂覆在基体Q235A钢表面，并将预制块用少量水玻璃粘在其上；第六步，氩弧熔覆制备活性氩弧熔覆高熵合金涂层；氩弧熔覆制备工艺参数包括：焊接电流180～220A，焊接速度60～80mm·min‑1，氩气流量6～7.5L·min‑1，电弧长度2～4mm；所述活性氩弧熔覆高熵合金涂层的组织结构由BCC相和FCC相组成；涂层的显微硬度达480.5HV0.2～495.6HV0.2；在磨粒磨损实验中，在载荷为40N时，涂层的耐磨性较基体提高2.92～3.73倍；而在载荷为60N时，较基体提高3.45～3.87倍；在冲蚀磨损实验中，在转速分别为200r/min、300r/min和400r/min时，涂层的耐冲蚀磨损性能较基体提高2.07～3.22倍；在介质浓度分别为5000：1600、5000：2800和5000：4000时，涂层的耐冲蚀磨损性能较基体提高2.14～4.98倍，所述的介质浓度是指水砂比。