一种耐高温磨损难熔高熵合金涂层的制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115821254A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202211577210.8(22)申请日2022.12.05(71)申请人昆明理工大学地址650000云南省昆明市五华区一二一大街文昌路68号(72)发明人刘洪喜王悦怡张晓伟郝轩弘刘亚霞杨琛(74)专利代理机构北京成实知识产权代理有限公司11724专利代理师宋守金(51)Int.Cl.C23C24/10(2006.01)C22C30/00(2006.01)B22F9/04(2006.01)B22F1/052(2022.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种耐高温磨损难熔高熵合金涂层的制备方法(57)摘要本发明公开了一种耐高温磨损难熔高熵合金涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将高熵合金组成元素粉末按照等原子比称量混合，放入球磨机中进行高能球磨化，静置1h冷却至室温；球磨后的粉末放入干燥箱中干燥；干燥后的粉末预制在TC4钛合金基材表面，进行激光熔覆，得到难熔高熵合金涂层。本发明采用激光熔覆法制备的涂层与基体形成冶金结合，涂层相结构为BCC固溶体，不仅有良好的宏观形貌和微观组织，无明显缺陷，组织均匀致密，为细小枝晶组织，且还具有高硬度以及优异的高温耐磨性；制备工艺相对简洁、绿色环保，对技术和设备要求相对较低，易于工业化生产。CN115821254ACN115821254A权利要求书1/1页1.一种耐高温磨损难熔高熵合金涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：Step1：将高熵合金组成元素粉末按照等原子比称量混合，放入球磨机中进行高能球磨化，静置1h冷却至室温；Step2：球磨后的粉末放入干燥箱中干燥；Step3：干燥后的粉末预制在TC4钛合金基体上，进行激光熔覆，得到难熔高熵合金涂层。2.根据权利要求1所述的一种耐高温磨损难熔高熵合金涂层的制备方法，其特征在于：所述Step1中，高熵合金的组成元素选择为Ti、Mo、Nb、Cr和Ta；各元素粉末，粒径均在45～75μm之间，且纯度不低于99.9％。3.根据权利要求1所述的一种耐高温磨损难熔高熵合金涂层的制备方法，其特征在于：所述Step1中，高能球磨化采用直径为3～5mm的磨球，球料比为4：1，球磨时间3h，球磨机转速120r/min。4.根据权利要求1所述的一种耐高温磨损难熔高熵合金涂层的制备方法，其特征在于：所述Step2中的干燥为真空干燥，温度为80℃，干燥时间为10～12h。5.根据权利要求1所述的一种耐高温磨损难熔高熵合金涂层的制备方法，其特征在于：所述Step3中，TC4钛合金基体需经过预处理，用砂纸打磨TC4基材表面，去除表面氧化皮，增加表面粗糙度，并置入酒精中超声清洗5～10min，去除污渍。6.根据权利要求1所述的一种耐高温磨损难熔高熵合金涂层的制备方法，其特征在于，所述Step3中，激光熔覆条件为：激光功率为2000W，扫描速度为600mm/min，光斑直径为2mm，离焦量为50mm，保护气体采用氦气，气体流量为3L/min。2CN115821254A说明书1/3页一种耐高温磨损难熔高熵合金涂层的制备方法技术领域[0001]本发明属于钛合金表面改性技术领域，具体涉及一种耐高温磨损难熔高熵合金涂层的制备方法。背景技术[0002]2004年，Yeh等人首次提出了高熵合金的概念。高熵合金又称为多主元合金，通常由5种及以上元素组成，各元素含量较为接近，各元素互为溶质和溶剂，这使得高熵合金的体系倾向于形成简单的固溶体，且具备了传统合金不具备的优异性能。难熔高熵合金是高熵合金领域的一个重要分支，由Senkov等人提出了这一概念。难熔高熵合金由Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W等元素组成，这些元素熔点皆在1600℃以上，致使难熔高熵合金在高温条件下仍能更好的服役。因此，通过不同成分的设计以及调节各组分的含量高低，可以从根本上调控合金的综合性能，这对于高熵合金在实际应用方面具有重大意义。[0003]激光熔覆是一种快速凝固技术，通过激光熔覆的方法不仅能得到致密的熔覆组织，实现涂层与基体的冶金结合，还可以在微米和毫米的大范围内调节涂层厚度，而高熵合金自身结构体系的优势刚好可以克服激光熔覆过程中易产生金属间化合物的不足。将激光熔覆法与难熔高熵合金的优势相结合，在钛合金表面制备难熔高熵合金涂层，硬度以及高温耐磨性明显优于基材本身，且成本低廉，绿色环保，这将会解决钛合金在高温条件下难以长期服役的关键问题。[0004]因此，本文提出一种耐高温磨损难熔高熵合金涂层的制备方法。发明内容[0005]为了解决上述技术问题，本发明设计了一种耐高温磨损难熔高熵合金涂层的制备方法，采用激光熔覆技术制备冶金结合良好的高熵合金涂层，