高熵合金粉及其制备与应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113174525A(43)申请公布日2021.07.27(21)申请号202110415103.4B22F9/08(2006.01)(22)申请日2021.04.17C22C1/02(2006.01)C23C24/10(2006.01)(71)申请人郑州大学地址450001河南省郑州市高新技术开发区科学大道100号(72)发明人李福山袁书含王伟陈军利张锁易怀杰李海龙江珍陈辰魏然王坦(74)专利代理机构郑州盈派知识产权代理事务所(普通合伙)41196代理人樊羿张晓辉(51)Int.Cl.C22C30/00(2006.01)B22F1/00(2006.01)B22F9/04(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称高熵合金粉及其制备与应用(57)摘要本发明涉及一种高熵合金粉及其制备与应用，旨在解决铁现有激光熔覆层耐腐蚀性不足的技术问题。所述高熵合金由Al和等原子比的Fe、Co、Ni、C组成，其中Fe、Co、Ni和Cr的占比取值范围为21.70～21.80%；利用气雾化方法将非真空自耗电弧炉制备的高熵合金锭得到粉体，再通过同步送粉激光熔覆即可得到熔覆层。本发明中激光熔覆时由于高熵合金的高混合熵抑制元素的偏聚甚至化合，促进了单一FCC结构固溶体的形成，高温硬度基本保持不变，具有良好的耐腐蚀性能。CN113174525ACN113174525A权利要求书1/1页1.一种高熵合金，以原子百分比计，其由Al和等原子比的Fe、Co、Ni、Cr组成，其中Fe、Co、Ni和Cr的占比取值范围为21.70～21.80%，余量为Al。2.权利要求1所述高熵合金的制备方法，包括如下步骤：（1）分别将Fe、Co、Ni、Cr、Al原材料表面净化，去除氧化物；（2）按照权利要求1所述原子比称量配比Fe、Co、Ni、Cr、Al原料；（3）将配置好的原料置于真空非自耗电弧炉内的水冷铜模中，调节真空度为（4～6）×10‑3Pa；然后往腔体内充入氩气作为保护气体，至压力表示数为‑0.04～‑0.06Mpa，开启熔炼；（4）重复熔炼2～5次，每次合金融化后，电弧保持时间40～60s，待合金冷却后将其翻转，合金熔炼均匀后，8～12分钟取出即得所述高熵合金。3.一种高熵合金粉，由权利要求1所述高熵合金经研磨法或气雾化法所制得粒径为200～400目的合金粉。4.一种高熵合金粉的制备方法，包括如下步骤：将权利要求1或2所述高熵合金重新熔化，再将融化的液态金属输送真空气雾化炉中，以高速惰性气流将液态金属冲击雾化并快速凝固成粉末。5.根据权利要求4所述的高熵合金粉的制备方法，其特征在于，以氩气作为雾化气体，雾化压强为8～10MPa。6.权利要求1所述高熵合金粉在制备激光熔覆涂层或钢材表面改性中的应用。7.一种钢材表面改性方法，包括如下步骤：（1）预处理清除钢基材表面的杂质；（2）在氩气保护氛围下，在氩气保护氛围下，通过同步送粉激光器将权利要求3所述高熵合金粉激光熔覆于钢基材表面，以形成高熵合金涂层，工艺参数为：激光功率1100w～1200w，光斑直径3.0～4.0mm，扫描速度5～6mm/s，离焦量15～18mm，氩气流量为4～6L/min。2CN113174525A说明书1/6页高熵合金粉及其制备与应用技术领域[0001]本发明涉及材料表面改性技术领域，具体涉及一种高熵合金粉及其制备与应用。背景技术[0002]高熵合金（High‑entropyalloys，HEA）是指由5‑13种元素组成、且每种元素的原子百分比都在5%～35%之间的多组元合金体系。高熵合金的发展为金属材料领域提供了新的思路和发展方向，对突破传统材料的性能极限提供了理论依据，并获得了大量有价值的成果，是目前金属材料方向研究的热点之一。[0003]高熵合金会形成独特的多组分固溶相、有较大的晶格畸变等，故与传统合金相比，高熵合金具有高强高硬、良好的延展性和拉伸性能、耐腐蚀、热稳定性等优异的力学性能、物理化学性能等。目前，对高熵合金的研究主要集中在真空电弧熔铸块体材料上，这导致其制备尺寸受到了很大限制；且制备所使用的金属大都比较昂贵，致使生产大型零件的成本太高。[0004]激光熔覆（LaserCladding）亦称激光熔敷或激光包覆，是一种新的表面改性技术；它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成冶金结合的添料熔覆层。而将高熵合金作为激光熔覆涂层材料，应用于一些钢材（如Q235、45钢、AISI4140钢、42CrMo钢等）表面改性技术领域，能起到防护作用，或形成特种物理化学性能，进而拓展高熵合金材料的应用领域。如专利文献CN110804711A中公开了一