[发明专利]一种高熵合金选区激光熔化增材制造的原料粉末制备方法

说明书

本发明提供一种高熵合金选区激光熔化增材制造的原料粉末制备方法，采用原料混合的方法，将合金粉末或单质金属粉末与合金粉末配合，得到高熵合金粉末，使得所述高熵合金粉末中的各组成粉末的熔点趋于相近，所述高熵合金粉末当中各金属元素的摩尔数相同；本发明还公开了所述高熵合金选区激光熔化增材制造的原料粉末制备方法在选区激光熔化原位增材制造高熵合金工艺中的应用，得到高熵合金产品成型效果良好，无气孔及宏观裂纹。

技术领域

本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种高熵合金选区激光熔化增材制造的原料粉末制备方法。

背景技术

高熵合金的概念是近年来被提出的一种全新的合金设计理念。不同于以往单一主元或两主元的传统合金，其通常由5种或5种以上的元素构成，并且每种元素的含量在5％～35％之间，最常见的是等摩尔比混合的高熵合金。这种合金设计方式会充分提高合金系统中的熵值，因此被称为高熵合金。高熵合金具有一系列优异性能，例如较高的硬度、较大的抗拉强度、耐磨及耐腐蚀性能等。

激光增材制造技术由于其适用于复杂结构零件制造、近净成型等优势近年来受到越来越多的关注，激光增材制造在高熵合金制备领域的应用也成为近年来的研究重点。激光增材制造主要有两大分支，分别是激光熔化沉积技术(LMD)和选区激光熔化技术(SLM)。LMD技术成型速度快且尺度大，但是成型精度较差，通常需要机加工后处理。相比于LMD技术，SLM技术所制造零件精度极高，通常加工误差在30微米以内。其原理是使用激光作为热源，采用几何切片方式进行逐层铺粉打印。因此，SLM技术将成为未来高熵合金复杂及精密构件的主要制造方式，值得对其成型工艺及方法进行深入研究。

然而目前国内增材制造粉末生产体系尚不完善，进行高熵合金增材制造用的合金粉材需要浪费巨大产能进行定制，成本极高。并且合金粉末成分固定，不利于合金开发过程中的成分调整。直接使用单质粉末进行原位SLM制造又面临各单质粉熔点及沸点差异较大的问题，因此在打印过程中，热输入低至可以使低熔点金属单质熔化时无法熔化高熔点金属元素而形成未熔化颗粒，而热输入高至高熔点元素完全融化时，低熔点金属单质由于过热会产生蒸发，气体无法溢出熔池将产生气孔。因此，直接使用单质混合粉无法得到无缺陷或少缺陷的打印件。因此，提出一种高熵合金原位SLM制造所需粉材的廉价合理的配制方法将极大的加快高熵合金开发速度，并降低生产成本。对于高熵合金理论体系的完善和SLM技术的发展都具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高熵合金选区激光熔化增材制造的原料粉末制备方法，提高了合金开发效率，得到了致密的高熵合金组织，使SLM原位合成高熵合金成为可能，可以得到具有良好力学性能的产品。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高熵合金选区激光熔化增材制造的原料粉末制备方法，采用原料混合的方法，将合金粉末或单质金属粉末与合金粉末配合，得到高熵合金粉末，使得所述高熵合金粉末中的各组成粉末的熔点趋于相近，所述高熵合金粉末当中各金属元素的摩尔数相同；

上述技术方案中，所述原料混合的方法为，将混合单质金属粉末与M-X合金粉末和/或N-Y合金粉末和/或X-Y合金粉末进行混合，得到高熵合金粉末，将混合后的金属粉末在真空烘干机烘干，烘干完成后密封保存，所述混合单质金属粉末当中至少包含Fe、Co、Ni三种金属单质粉末中的两种，所述M-X合金粉末为M金属元素与X形成的合金粉末，所述M金属元素为所述高熵合金中熔点最高的金属元素，其中X为所述混合单质金属粉末当中出现的至少一种金属元素，所述N-Y合金粉末为N金属元素与Y形成的合金粉末，所述N金属元素为所述高熵合金中熔点最低的金属元素，其中Y为所述混合单质金属粉末当中出现的至少一种金属元素，所述混合后的金属粉末当中各金属元素的摩尔数相同；