[发明专利]一种高熵合金基复合涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种高熵合金基复合涂层制备方法，其特征在于，所述方法包括以下制备过程：

（1）试验所有的Si粉纯度为99.9 wt%、活性碳粉纯度为99.5 wt%和Cu粉纯度为99.9wt%；将上述Si、C和Cu粉体按所需质量用精密电子天平称量出，然后将三种粉体混合；

（2）AlCoNiCrFeCu高熵合金基体所用单质原料均采用纯度不低于99.9 wt%的Al、Co、Cr、Fe、Ni和Cu；用钢刷除去Al、Co、Cr、Fe、Ni和Cu表面的氧化膜，利用精密电子天平称出上述单质原料的质量；然后用石油醚和无水乙醇对上述单质原料进行超声波清洗，最后把上述单质原料混合一起放入钨极磁控电弧炉的坩埚边缘；

（3）将钨极磁控电弧炉工作腔抽真空至 8×10-4 Pa，再通入纯度为 99.99 wt.% 的高纯氩气；将金属钛熔化，熔炼完成后，母合金铸锭随钨极磁控电弧炉冷却至室温，然后打开钨极磁控电弧炉取出母合金铸锭；

（4）所用的直径为6mm圆棒状合金电极均在高真空下利用铜模喷铸造方法获得；将上述母合金铸锭压碎成小块合金，选择20-30克的小块合金放入下面带有直径为1.5 mm小孔的石英管内，再把装有小块合金的石英管放进感应炉里，然后将感应炉工作腔抽真空至 1×10-3 Pa，进行感应熔炼，待小块合金由固体变成合金熔体，并且合金熔体的温度达到预设温度后，立即用高纯氩气将石英管内的合金熔体喷入正下方的铜模内，喷射气压控制在 0.025 MPa，冷却速度103K/s，喷铸所得6mm圆棒状合金即为高熵合金基复合材料电极；

（5）选不锈钢作为基体，分别用丙酮、酒精和去离子水超声波清洗待用；

（6）涂层设备选用电火花沉积系统，将基体合金薄片固定在能导电的夹具上，合金电极材料夹持在焊枪前端，焊枪与自动进给系统相连接，在三维方向运动；通过连接、叠加而形成连续的涂层，所得涂层即为SiC增强AlCoNiCrFeCu高熵合金基复合涂层；

所述高熵合金基复合涂层的高熵合金基体为 AlCoNiCrFeCu，其体积分数为80-95%，增强相为SiC，其体积分数为5%-20%。

2.根据权利要求1 所述的一种高熵合金基复合涂层制备方法，其特征在于，三种粉体混合物在星式球磨机混合10-20小时，转速50-150转/分钟；粉体充分混合均匀后放入压制磨具中，在万能材料液压机上压制成具有致密度的圆柱试样块，最后把上述圆柱试样块放入钨极磁控电弧炉的坩埚里面。

3.根据权利要求2所述的一种高熵合金基复合涂层制备方法，其特征在于，所述金属钛在高温下强烈的氧化反应以进一步降低工作腔内氧的分压；首先熔炼坩埚中的圆柱试样块，生成Cu基SiC增强复合材料合金铸锭，为保证合金铸锭均匀，翻炼5次；然后用钨极磁控电弧炉里的机械“手臂”把坩埚边缘的单质原料推入坩埚内，和上述合金铸锭混合，再熔炼上述混合原料，使其成为母合金铸锭；为保证母合金铸锭的化学成分均匀性，母合金铸锭至少需要翻炼 5 次。

4.根据权利要求2所述的一种高熵合金基复合涂层制备方法，其特征在于，所述不锈钢作基体，为将不锈钢用线切割切出长20mm，宽20mm，厚5mm的薄片，表面经砂纸研磨抛光。

5.根据权利要求2所述的一种高熵合金基复合涂层制备方法，其特征在于，调节焊枪前端电极材料与基体合金薄片间的距离，打开高频电源，设定工艺参数，包括电压50V、100V、150V，电容10-500uF，放电频率60-2000Hz，氮气保护气300-500L/h；打开放电开关，电极材料与基体间产生火花放电，电极材料被熔化、溅射到基体表面。