一种高熵合金涂层的制备方法.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CN105506613A(43)申请公布日2016.04.20(21)申请号201610073878.7(22)申请日2016.02.02(71)申请人济南大学地址250022山东省济南市市中区南辛庄西路336号(72)发明人王艳商彩云葛文娟张子堂(74)专利代理机构济南泉城专利商标事务所37218代理人张菡(51)Int.Cl.C23C24/08(2006.01)C22C30/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种高熵合金涂层的制备方法(57)摘要本发明涉及一种高熵合金涂层的制备方法，属于合金涂层的制备技术领域。本发明的制备方法，是将呈现单一面心立方结构的高熵合金粉料置于钢制基材表面；利用真空热压烧结炉进行烧结：首先将炉腔真空度调整为1.0×10-3Pa，然后以5～10K/min的升温速率升温至800～1000℃，控制烧结压力为20～40MPa，烧结30～90min。本发明以呈现单一面心立方结构的高熵合金粉料作为原料，首次采用真空热压烧结这一操作简单、所用设备常见的方式制备出了优异的高熵合金涂层；并通过控制烧结过程，使得所制备的CoCrFeNi涂层仍然保持单一面心立方结构，涂层的硬度和耐磨性明显提高。CN105506613ACN105506613A权利要求书1/1页1.一种高熵合金涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将呈现单一面心立方结构的高熵合金粉料置于钢制基材表面，高熵合金粉料厚度1.0～1.5mm；（2）利用真空热压烧结炉进行烧结：先将炉腔真空度调整为1.0×10-3Pa，然后以5～10K/min的升温速率升温至800～1000℃，控制烧结压力为20～40MPa，烧结30～90min；所述高熵合金粉料是由Co、Cr、Fe和Ni金属粉末组成，其中每种金属粉末含量占高熵合金粉料总摩尔数的5～35%。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，升温速率为10K/min，于950℃、30MPa烧结60min。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，高熵合金粉料中Co、Cr、Fe和Ni金属元素的摩尔比为1:1:1:1。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述高熵合金粉料粒度为5～15μm。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述高熵合金粉料的制备方法：将金属粉末按照比例混合，然后用行星式球磨机进行机械合金化；工艺参数为：转速200～400r/min，球料比10:1～20:1，时间为180～220h。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤（1）之前对基材进行预处理：用铣床对基材表面进行切削，去掉氧化层，直至露出金属光泽、基材表面平整；再对基材表面用无水乙醇进行超声波清洗，清洗完毕后用蒸馏水清洗并烘干备用。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，基材为Q235钢。2CN105506613A说明书1/5页一种高熵合金涂层的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种高熵合金涂层的制备方法，属于合金涂层的制备技术领域。背景技术[0002]2004年，叶均蔚和CantorB两位学者率先突破传统研究的框架，几乎同时提出了新的合金设计理，即多主元高熵合金。它是由五种或五种以上元素组成，原子比为1:1或者近似1:1，且每种元素的成分介于5%到35%之间。高熵合金因具有较高的熵值和原子不易扩散的特性，凝固后不易形成金属间化合物等复杂结构，反而会形成简单的面心立方或体心立方相，同时合金中通常还有纳米析出物与非晶相等，其特性明显优于传统合金。多主元高熵合金是一个可合成、可加工、可分析、可应用的新合金领域,具有很高的学术研究价值和很大的工业发展潜力。[0003]目前，已经被应用于高熵合金涂层的制备方法主要有激光熔覆、磁控溅射和等离子熔覆等。激光熔覆是先将均匀混合的涂层用粉末均匀涂覆在基材上，再利用激光的高温熔化粉末，经快速冷却，从而制备高熵合金涂层。该制备方法需要大型激光器，生产成本较高；同时，激光熔覆的光斑外缘和内缘温度差别大，涂层组织形成不均，应力分配不匀，造成涂层硬度不均且排气浮渣不充分，易形成气孔夹渣；另外，由于不同材料对不同波长激光的吸收能力不同，造成用于激光熔覆材料选择限制较大。此外，磁控溅射沉积速率较高，合金成分容易控制，可以制备薄膜，但是其对靶材要求高，仪器昂贵，不能现场生产，生产成本较高，并且无法制备厚度在mm级别的涂层。等离子熔覆输入热量大，导致基体热变形量大；熔覆后得到的涂层孔隙率高、致密度不好，涂层易从基体表面脱落；且等离子熔覆需要大型专用设备，制备成本较高。发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种高熵合金涂层的制备方法，所制备的高熵合金涂层能满足界面结合强度好、涂层均匀、致密度