[发明专利]一种激光修复用共晶高熵合金粉末及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种激光修复用共晶高熵合金粉末，按摩尔份数计算，包括0.4～1.2份Al，1份Cr，1份Fe，1份Co，1～2.3份Ni和0.2份B。本发明还提供上述合金粉末制备方法，将各合金成分放入熔炼炉中进行熔炼得到合金液；通过石墨喷嘴将合金液喷入雾化塔中，充入惰性气体作为保护气体进行气雾化，调节气雾压力利用惰性气体将合金液击碎并冷却后得到合金粉末。本发明还提供上述合金粉末的应用，将合金粉末通过筛粉机筛选获得粒径为100～200目的合金粉末，用于同步送粉激光修复得到修复层。根据本发明的激光修复用共晶高熵合金粉末，最终得到的修复层为共晶及近共晶组织，修复层与基体之间结合良好，无气孔夹杂等缺陷。

技术领域

本发明涉及合金粉末材料，更具体地涉及一种激光修复用共晶高熵合金粉末及其制备方法与应用。

背景技术

不同于传统合金以一种或两种主元合金元素为基础，通过添加以及改变少量其他合金元素来调整材料的组织和性能，高熵合金由基本等量的多种合金元素组成，具有独特的微观结构，表现出许多异同于传统合金的性能，如超高强度、耐高温性能、耐蚀性、耐磨性、耐辐射性等，有望采用高熵合金制备出传统合金无法使用的苛刻环境下服役零件，具有巨大的潜在应用价值。

高温、腐蚀以及磨损等苛刻工况下服役的装备，环境因素极易造成关键零部件表面损伤，影响装备性能，并可能导致装备整体失效，甚至诱发安全事故。此类零件性能要求较高，且一般造价高昂，如能对表面损伤进行有效修复，回复并提升其使用性能，则可有效保障装备运行，降低生产成本，取得显著的经济效益。激光表面修复由于其能量密度高，在修复层与零件表面之间结合良好、原料消耗较小且整个修复过程可以自动化被广泛应用，如能采用高性能的高熵合金对表面损伤的零部件进行激光修复，将有效提高激光修复件的使用性能。

但是，由于高熵合金元素配比不同于传统金属，其主体元素常高达4种及以上，此类合金成形性差，铸造性能较弱，难以通过激光熔覆的方法制备出高致密度、结合良好的高质量涂层，目前尚无激光修复背景下的专用高熵合金粉末。因此，如果要采用高熵合金实现苛刻工况下装备零部件的激光修复，必须开发一种具有良好的激光修复工艺性，能够制备致密且耐苛刻环境涂层的激光修复专用高熵合金粉末。使该合金粉末可用于苛刻工况下装备零部件的表面损伤修复，且修复层为共晶成分，修复层与基材间过渡良好，无气孔、裂纹等缺陷。

发明内容

为了解决现有技术中的修复层致密性低，缺陷多，修复层与基体结合不良等问题，本发明提供一种激光修复用共晶高熵合金粉末及其制备方法与应用。

本发明提供一种激光修复用共晶高熵合金粉末，按摩尔份数计算，包括0.4～1.2份Al，1份Cr，1份Fe，1份Co，1～2.3份Ni和0.2份B。

优选地，按摩尔份数计算，包括0.9份Al，1份Cr，1份Fe，1份Co，1～2.3份Ni和0.2份B。

优选地，按摩尔份数计算，包括0.4～1.2份Al，1份Cr，1份Fe，1份Co，1.1份Ni和0.2份B。

本发明还提供上述的激光修复用共晶高熵合金粉末的制备方法，包括如下步骤：S1，按摩尔份数计算，取0.4～1.2份Al，1份Cr，1份Fe，1份Co，1～2.3份Ni和0.2份B，将各合金成分放入熔炼炉中进行熔炼得到合金液；S2，通过石墨喷嘴将合金液喷入雾化塔中，充入惰性气体作为保护气体进行气雾化，调节气雾压力利用惰性气体将合金液击碎并冷却后得到合金粉末。

优选地，步骤S1中在熔炼炉抽真空达6×10^-3MPa后进行熔炼。

优选地，步骤S2中的惰性气体为纯度为99.9％的氩气，石墨喷嘴的直径为4mm。

优选地，步骤S2中的气雾压力为4MPa～10MPa，气雾化时间为5min～15min。