一种制备高熵合金表面离子渗氮层的方法.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CN106637062A(43)申请公布日2017.05.10(21)申请号201610857904.5(22)申请日2016.09.28(71)申请人太原理工大学地址030024山西省太原市万柏林区迎泽西大街79号(72)发明人杨慧君王永祥乔珺威杨耀军马胜国王永胜(74)专利代理机构太原倍智知识产权代理事务所(普通合伙)14111代理人戎文华(51)Int.Cl.C23C8/36(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图6页(54)发明名称一种制备高熵合金表面离子渗氮层的方法(57)摘要一种制备高熵合金表面离子渗氮层的方法，所述方法是将高熵合金基材进行清洗，离子氮化炉内零件烘干；待离子氮化炉内外压力一致后，将零件置于阴极盘上，对炉体抽真空并通入高纯度氨气，升温后保温，然后关闭氨气继续抽真空，随炉冷却后获得。本方法利用LDMC-100A型脉冲离子氮化炉、双辉等离子体渗氮技术首次在高熵合金表面渗氮，具有渗层厚、结合强度高、硬度高、耐磨损和耐腐蚀的特点，而且方法渗速快、渗层性能好、工艺变形小以及耗气、耗电少等优点，是无污染无公害的理想工艺，可广泛应用于耐磨损和耐腐蚀性能要求高的工况条件。CN106637062ACN106637062A权利要求书1/1页1.一种制备高熵合金表面离子渗氮层的方法，所述方法采用的高熵合金基材的成分为Al1.3CoCuFeNi2，按照摩尔比配置，其中，下标代表该成分所占的摩尔分数，未标注下标的即摩尔比为1；或者所述高熵合金基材的成分为AlCoCrFeNi，按照等摩尔比配置；或者所述高熵合金材料采用的Al、Co、Cu、Fe、Ni和Cr冶炼原料质量浓度不低于99.9%；所述制备高熵合金表面离子渗氮层的方法如下：（1）将采用的合金冶炼原料Al、Co、Cu、Fe、Ni和Cr元素按照摩尔比进行精确称量配比并净化金属表面氧化物；将配好的原料置于WK型真空电弧炉的水冷铜模熔炼池中的槽内，抽真空-充氩气，熔炼电流在250安培，时间为30-60秒，待合金充分混合后，将合金块翻转，后将合金锭放入水冷铜模的槽内，调节熔炼电流，待合金熔化均匀后，打开吸铸吸气阀，利用泵内真空进行吸铸，待合金模具冷却后取出，即获得所述高熵合金基材；（2）将打磨、抛光后的高熵合金基材由超声波清洗机进行清洗，然后将离子氮化炉内零件烘干，纯化炉内真空度；（3）打开手动放气阀，向炉内充入大气，待炉内外压力一致后，将炉筒吊起，将零件置于阴极盘上进行装炉，后关闭手动放气阀密封；（4）将炉筒盖好，接通电源，对炉体抽真空至5Pa，向离子氮化炉内通入高纯度氨气，气压保持在500Pa，缓慢升高电压，温度升至550℃，保温9h，然后关闭氨气，继续抽真空，随炉冷却，待工件温度降至室温时，关闭冷却水，打开炉体，取出试样。2.根据权利要求1所述的方法，所述向离子氮化炉内通入高纯度氨气的纯度为99.99%、通入高纯度氨气的流速为0.4m3/h。3.根据权利要求1所述的方法，所述离子氮化炉采用LDMC-100A型脉冲离子氮化炉在高熵合金表面渗氮。2CN106637062A说明书1/4页一种制备高熵合金表面离子渗氮层的方法技术领域[0001]本发明涉及一种高熵合金表面离子渗氮层的方法，具体而言是一种高熵合金表面离子渗氮层的制备方法。背景技术[0002]离子渗氮是金属材料表面处理领域的重要组成部分，它能赋予零件表面高硬度、耐磨、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、抗疲劳、防辐射等多种特殊功能，是提高产品质量、节约能源和资源、获得显著经济效益的一种表面强化方法，在许多领域获得越来越多的广泛应用。[0003]高熵合金是我国台湾学者叶均蔚于上世纪九十年代基于等摩尔比、高混合熵的理念设计的一种新型合金材料，其打破了传统的以一种金属元素为主来配制合金这一设计理念。因而使高熵合金具有一系列优异的性能，如高强度、高硬度、高耐磨性能、优异的抗氧化性能和抗腐蚀性能等。[0004]作为新型合金材料，高熵合金具有许多较传统合金材料优异的性能，应用领域越来越广，因此引起越来越多的工程技术人员的高度重视。在很多领域中，为了进一步探索和改善传统合金材料的表面性能，很多学者通过运用高熵合金材料开发了多种工艺技术对其表面性能进行研究，例如高熵合金涂层。但这些方法不同程度地存在一些不足，影响了它们的应用范围。因此，如何改善高熵合金的表面性能，制备高硬度改性层，提高其耐磨性能是国内外学者关注和研究的热点之一。[0005]到目前为止，对于高熵合金的研究，我国台湾地区处于国际领先水平，特别是台湾清华大学和台湾工研院。我国内地最早研究高熵合金的是吉林大学的蒋青教授，他研究的课题主要为轻质高熵合金。[0006]目前现有的技术采用磁控溅射沉积、电化学沉积和激光熔覆