[发明专利]一种高熔点高熵合金及其涂层制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，特别涉及一种高熔点高熵合金及其涂层制备方法。

背景技术

高熵合金理念的提出，为合金材料的研究开辟了新的途径。高熵合金一般包含5种或5种以上的组元，且每种元素的原子比例在5％-35％之间。由于高熵效应，含有等原子摩尔比或近原子摩尔比的多组元合金并没有形成结构复杂的脆性金属间化合物相，反而能够形成简单的固溶体结构，赋予合金优良的综合性能。特别是近年来通过几种高熔点合金的有机组合设计开发的高熔点高熵合金在相关高温性能方面比传统高温合金有明显提高，应用前景广阔，成为高熵合金研究的热点分支之一。

CN201510010329.0公开了一种调控AlCoCrFeNi高熵合金组织的方法，在大气环境下用包覆剂对AlCoCrFeNi高熵合金包覆，通过深过冷快速凝固来改变组织形态，通过获得实验过程中AlCoCrFeNi高熵合金大的过冷度以调控组织形貌。

CN201310161152.5公开了一种含非晶纳米晶高熵合金涂层的制备方法，可用于制备综合性能优越的高熵合金涂层及块体材料。

CN200810063807.4公开了一种高熵合金基复合材料及其制备方法，复合材料的硬度、强度等性能都比复合前显著提高。

上述材料中都没有涉及高熔点高熵合金及其制备。

发明内容

本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种高熔点高熵合金，采用真空电弧熔炼技术设计研发了CoCrMoNbTi体系的高熔点高熵合金，确定了合金的成分范围和熔炼工艺，测试了合金的组织结构和相关性能。同时通过激光熔覆技术和热喷涂技术制备了高熔点高熵合金涂层，确定了涂层制备工艺及相关组织性能，为实际应用铺平了道路。

本发明一种高熔点高熵合金，组成为CoCrMoNbTi；上述组分的原子摩尔比为：Co:Cr:Mo:Nb:Ti＝(0.8～1.1):(0.8～1.1):(0.8～1.1):(0.8～1.1):(0～1.1)。

进一步的，在制备所述高熔点高熵合金时，所选用的Co、Cr、Mo、Nb和Ti的原材料纯度为99％～99.99％。

本发明还提供了一种上述高熔点高熵合金块体材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、Co、Cr、Mo、Nb、Ti原材料表面净化，去除氧化物；

步骤二、Co、Cr、Mo、Nb、Ti按照摩尔比(0.8～1.1):(0.8～1.1):(0.8～1.1):(0.8～1.1):(0～1.1)称量配比；

步骤三、将配置好的原料置于真空非自耗钨极电弧熔炼炉内的水冷铜模中，对电弧炉抽真空，电弧炉内气压为0～6×10^-3Pa；然后充入工业氩气到电磁炉内，压力达到0.4～0.6个大气压；

步骤四、熔炼过程中，每次合金熔化后，电弧保持时间30-60s，待合金块冷却后将其翻转，如此重复3～5次或以上；合金均匀熔炼后，取出即得所述高熔点高熵合金。

本发明还提供了一种上述高熔点高熵合金激光熔覆涂层的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、将所述高熔点高熵合金的粉体在全方位行星式球磨机内混合，球磨转速为140-160r/min，时间为14-16h，将混合均匀的粉体置于碳钢基体上，预置厚度为600-800um；

步骤二、用高功率激光器进行多道熔覆，激光功率为2.3～2.7kW，扫描速度为300-600mm/min，光斑直径为3～4mm，搭接率为25％～40％，熔覆时用惰性气体保护。

进一步的，步骤一中的球磨转速为150r/min，合金粉体的预置厚度为700um。

进一步的，步骤二中的惰性气体为Ar。

本发明的有益效果为：该高熵合金具有简单的体心立方结构，同时具备很高的强度和热稳定性，力学性能优异，能满足现代工业中对材料的更高性能要求，特别是高温性能的要求；该高熵合金涂层的制备，促进和拓展了高熵合金的应用领域；制备方法简单、易行、具备广阔的应用前景。

附图说明

图1所示为本发明实施例1中CoCrMoNbTi高熵合金的X射线衍射图谱。

图2所示为实施例1中CoCrMoNbTi高熵合金的扫描电镜背散射照片。

图3所示为实施例2中CoCrMoNbTi高熵合金涂层界面的扫描电镜背散射照片。

具体实施方式