[发明专利]一种激光包覆焊接高熵合金AlCoCrFeNi/27SiMn钢复合层及其制备方法

说明书

本发明提供一种激光包覆焊接高熵合金AlCoCrFeNi/27SiMn钢复合层的制备方法，包括以下步骤：1）配制高熵合金AlCoCrFeNi原料，将原料放入熔炼炉，采用抽气系统将真空度抽至5×10^‑3 Pa以内，随后关闭抽气系统并充入氩气直到压力为0.01 atm；2）将熔炼电弧枪调节至原料正上方熔炼，之后让原料冷却；3）将熔炼出的高熵合金AlCoCrFeNi加工成为金属薄片，将金属薄片覆盖在27SiMn钢圆柱筒上，采用激光焊接对金属薄片和圆柱筒进行多道搭接焊；4）对金属薄片进行挤压，使金属薄片与圆柱筒贴合，进行缩径、熔合，制得高熵合金AlCoCrFeNi/27SiMn钢复合层。本发明制得的复合层的屈服应力大于高熵合金AlCoCrFeNi母材，复合层的摩擦系数小于高熵合金AlCoCrFeNi母材，复合层的耐磨性能、耐腐蚀性更加优异。

技术领域

本发明涉及焊接领域，尤其是一种高熵合金AlCoCrFeNi/27SiMn钢复合层及其制备方法。

背景技术

液压支架立柱的工况条件苛刻，主要是在重载、振动、冲击、摩擦和介质腐蚀等条件下工作。此外，整体设备处于粉尘、水汽及有害气体的包围中，润滑条件差。液压支架立柱的主要失效形式是腐蚀与磨损，因此立柱的表面处理技术是影响液压支架使用寿命的关键因素。

第一代立柱表面处理技术为电镀铬与化学镀技术，不仅会产生含重金属离子的电镀废水和各类酸雾废气，对操作工人的健康危害极大，环境污染十分严重，影响立柱使用寿命，增加液压支架整体维护成本，严重则将危及液压支架产品的使用安全性。

第二代立柱表面处理技术为等离子喷涂与激光熔覆技术，采用合金粉末作为原材料，粉末制作存在成本高、周期长等一系列的缺点，且粉末加工容易出现气孔、裂纹等缺陷，热加工过程易产生残余应力，此外生产过程中，空气中悬浮颗粒物会增多，对操作工人的健康危害很大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术缺陷，提供一种激光包覆焊技术来修复液压支架：用激光焊接代替激光熔覆，薄板带材代替合金粉末，对液压支架立柱表面进行修复。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种激光包覆焊接高熵合金AlCoCrFeNi/27SiMn钢复合层的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，配制高熵合金AlCoCrFeNi原料，将高熵合金AlCoCrFeNi原料放入熔炼炉，采用抽气系统将真空度抽至5×10^-3 Pa以内，随后关闭抽气系统并充入氩气直到压力为0.01 atm后关闭充气系统，重复抽充气操作三次以上，以确保炉内的高真空度；

步骤二，将熔炼电弧枪调节至高熵合金AlCoCrFeNi原料正上方，保证枪尖距离原料3~4 mm，打开电源，开始熔炼；电弧保持3~5分钟，关闭电源，让高熵合金AlCoCrFeNi原料在循环水冷坩埚内自然冷却；将高熵合金AlCoCrFeNi原料翻面，继续熔炼；

步骤三，将熔炼出的高熵合金AlCoCrFeNi加工成为金属薄片，将金属薄片覆盖在27SiMn钢圆柱筒上，采用激光焊接对金属薄片和圆柱筒进行多道搭接焊；

步骤四，对金属薄片进行挤压，使金属薄片与圆柱筒贴合，进行缩径、熔合，直至金属薄片和圆柱筒之间产生熔合结界，制得高熵合金AlCoCrFeNi/27SiMn钢复合层。

作为改进，在步骤一中，高熵合金AlCoCrFeNi中各物质的摩尔比为1:1:1:1:1。

作为改进，在步骤二中，熔炼的次数为5~6次，每次5~8分钟。

作为改进，在步骤三中，激光焊接的激光功率采用600W，速度采用1.6 m/min。该条件下通过激光包覆焊接制备出的复合层表面较为平整，结构致密。

作为改进，在步骤四中，缩径的步骤为：用缩径模具挤压金属薄片，使金属薄片厚度小于圆柱筒厚度0.2~0.3mm。