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(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CN111593339A(43)申请公布日2020.08.28(21)申请号202010318940.0(22)申请日2020.04.21(71)申请人上海工程技术大学地址201620上海市松江区龙腾路333号(72)发明人黄晋培李忠文章奇(74)专利代理机构上海伯瑞杰知识产权代理有限公司31227代理人范艳静(51)Int.Cl.C23C24/10(2006.01)C22C30/00(2006.01)C22C32/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称含有纳米碳化钽的多层高熵合金激光熔覆层及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种含有纳米碳化钽的多层高熵合金激光熔覆层及其制备方法,该制备方法包括:将钢铁基体经过处理后,将铁、钴、铬、镍、钼和钛以等摩尔比混合,得到多元混合粉末,添加等摩尔量的纳米碳化钽后球磨混合,将上述混合粉末涂抹在处理的钢铁基体表面并烘干,取出后放置于200-300℃的通氩气马弗炉中保温,取出在氩气保护下进行激光熔覆,熔覆后置于上述马弗炉中保温,取出空冷;将表面氧化层去除后重复上述操作3次;本发明在传统的高熵合金熔覆层中添加了纳米碳化钽颗粒,与未添加碳化钽的高熵合金熔覆层相比,其硬度提高了近300HV,厚度最高可达2mm以上,提高了熔覆层的厚度和硬度,进一步增加了钢铁材料表面的耐磨性能。CN111593339ACN111593339A权利要求书1/1页1.一种含有纳米碳化钽的多层高熵合金激光熔覆层的制备方法,其特征在于:其包括如下步骤:(1)、将钢铁基体磨光去除氧化膜后,置于酒精或丙酮中超声清洗除油,得到处理的钢铁基体;(2)、将铁、钴、铬、镍、钼和钛以等摩尔比混合,得到多元混合粉末,在多元混合粉末内添加与其等摩尔量的纳米碳化钽进行球磨混合,得到含有纳米碳化钽的多元混合粉末;(3)、将所述含有纳米碳化钽的多元混合粉末混合粘结剂后,涂抹在所述处理的钢铁基体表面并于70-80℃下烘干,然后置于马弗炉中加热至200-300℃,采用氩气保护,取出后采用光纤激光器进行熔覆,熔覆后放回马弗炉中保温15-30min,取出空冷;(4)、将上述试样熔覆层去除氧化层后重复步骤(3)的操作,重复3次,得到含有纳米碳化钽的多层高熵合金激光熔覆层。2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,所述铁、钴、铬、镍、钼和钛的纯度均大于99.99%,粒度均小于200目;所述纳米碳化钽的粒径为50-100nm。3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,添加纳米碳化钽时,所述球磨混合的时间为2-4h。4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(3)中,所述多元混合粉末涂抹在处理的钢铁基体后的厚度为0.8-1mm;所述烘干的时间为2-3h。5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(3)中,所述粘结剂为含4wt%醋酸纤维素的二丙酮醇溶液。6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(3)中,所述光纤激光器中激光的工艺参数为:离焦量为45-50mm,光斑尺寸为4-5mm,激光功率为1200-1500W,扫描速度为15-20mm/s,搭接率为50-75%,熔覆时氩气的流量为15-20L/min。7.一种含有纳米碳化钽的多层高熵合金激光熔覆层,其特征在于:其由权利要求1-6任一项所述的制备方法得到。2CN111593339A说明书1/4页含有纳米碳化钽的多层高熵合金激光熔覆层及其制备方法技术领域[0001]本发明属于钢铁材料表面处理技术领域,具体涉及一种含有纳米碳化钽的多层高熵合金激光熔覆层及其制备方法。背景技术[0002]自高熵合金问世以来,以其独特的成分构思打开了合金材料成分设计的新思路,它打破了传统材料中以一种元素为主,其它元素为辅的思想,而是材料等摩尔比例或相近摩尔比的方法将五种以上的元素混合在一起,由于这些元素间的相互作用,使其具有许多优异于传统材料的性能,如高强度、高硬度、高耐磨耐腐蚀性等。为了精确控制合金的成分,高熵合金块体材料大多采用真空熔炼的方法制备,但是这种方法工艺复杂,容易产生铸造缺陷,在一定程度上限制了其应用。[0003]多数工件服役过程中的失效方式以磨损为主,而这种失效大部分发生在工件的表面,如果能在工件表面制备一定厚度高熵合金涂层,则可以有效地提高工件表面的力学性能,延长其使用寿命,从而提高稀有元素的利用率。基于这一考虑,在金属材料表面制备高熵合金涂层的研究很多,其制备方法也多种多样:如磁控溅射、电弧离子镀以及离子束辅助沉积等方法,但这些方法中薄膜受沉积速度和应力状态等因素的影响,往往限制了薄膜的厚度,在使用过程中会造成其早期失效,很难发挥高熵合金的优势。[0004]激