[发明专利]一种高熵合金涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高熵合金涂层及其制备方法，属于合金涂层技术领域。高熵合金涂层由Co、Cr、Fe、Ni、Mo元素组成，可表示为CoCr₂FeNiMo_x，其中x的取值范围为：0～0.4，其成分为：Co：18.5‑20at.％；Cr：37‑40at.％；Fe：18.5‑20at.％；Ni：18.5‑20at.％；Mo：0‑7.5at.％。按照摩尔质量比准确称量各金属粉末，并放入球磨机中混合。将混合后的粉末压实并通过粘结剂与基体紧密粘结，经干燥后采用激光熔覆即可获得熔覆层。通过激光熔覆的方式在材料表面制备高熵合金涂层有效地提高了材料的耐磨耐蚀性能。

技术领域

本发明属于合金涂层技术领域，涉及一种CoCr₂FeNiMo_x高熵合金涂层以及基于激光熔覆为工艺基础制备高熵合金涂层的方法。

背景技术

2004年，叶均蔚等提出了高熵合金(HEA)这一概念。它由至少5种元素组成，且各元素的原子百分比均在5％～35％范围内。由于较高的混合熵值和原子迟滞扩散效应，高熵合金倾向于形成面心立方结构(FCC)、体心立方结构(BCC)或密排六方(HCP)等简单固溶体相，而不是各类复杂金属间化合物。依靠独特的晶体结构和特征效应，高熵合金表现出高强度、耐腐蚀、耐磨损、耐高温氧化等特性，具有较大应用潜力。

目前，高熵合金涂层的制备方法主要有磁控溅射、激光熔覆等。磁控溅射是采用高能粒子轰击目标表面，使目标原子逸出并沿某个方向移动，最终在基板上形成涂层。这种制备方法对靶材要求高，仪器昂贵，且涂层厚度有限并与基体的结合力较差。而激光熔覆具有高能量密度和熔覆层快速冷却的优势，涂层与基材表现出优异的冶金结合，结合强度高，且能有效避免涂层成分偏析并促进组织细化。因此，通过激光熔覆制备高熵合金涂层具有理论和工艺上的可行性，是目前快速发展的一项表面改性工艺。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种新型高熵合金涂层以及一种激光熔覆制备方法。

为实现目的，本发明采用下述方案实现：

一种高熵合金涂层，其特征在于，高熵合金涂层由Co、Cr、Fe、Ni、Mo元素组成，表达式为CoCr₂FeNiMo_x，其中x的取值范围为：0～0.4，其成分为：Co：18.5-20at.％；Cr：37-40at.％；Fe：18.5-20at.％；Ni：18.5-20at.％；Mo：0-7.5at.％。

如上所述的一种高熵合金涂层的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：

a、将精准称量的各高熵合金粉末在真空球磨机中干混2.5-3.5h后，取适量的粉末放入压片模具中并采用压片机以一定的压力挤压模具制备高熵合金薄片；

b、制备粘结剂，其成分为：质量分数80％的丙酮加上质量分数20％的乙酸纤维素；将高熵合金薄片通过粘结剂粘在基体表面得到预制层，烘干后准备激光熔覆；

c、进行激光熔覆时，选取不锈钢为基体，表面熔覆层由LSW-500激光器制备，具体的熔覆工艺为：激光功率为650～750W，光斑直径为1.0mm，扫描速率为350～450mm/min，离焦量5mm，使用高纯度氩气作为保护气体，气体流量为15～20L/min。

进一步地，所述基材为2605N不锈钢。

进一步地，粘结剂由质量分数80％的丙酮加上质量分数20％的乙酸纤维素均匀混合而成，两种药品的纯度均大于99.5％，制备得到的粘结剂应为胶体以便于均匀涂抹在基材表面。

进一步地，在进行激光熔覆时优选激光功率为670～720W，光斑直径为1.0mm，扫描速率为430～450mm/min，离焦量5mm，使用高纯度氩气作为保护气体，气体流量为20L/min。

本发明的有益效果：