[发明专利]一种熵梯度合金涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种熵梯度合金涂层的制备方法，用于钢材表面处理，其特征在于，包含如下步骤：

S1，分别制备FeCoCrNi混合粉末和CoCrNi混合粉末，其中，所述的CoCrNi混合粉末中，各元素的摩尔比为Co∶Cr∶Ni＝(22-26)∶(22-26)∶(22-26)，所述的FeCoCrNi混合粉末中，各元素的摩尔比为Fe∶Co∶Cr∶Ni＝(22-26)∶(22-26)∶(22-26)∶(22-26)；

S2，运用等离子喷涂设备在钢基体表面高温喷涂所述的CoCrNi混合粉末，基体表面部分熔化，与CoCrNi共同形成若干层沉积的Fe_xCoCrNi中熵合金过渡层，其中x为过渡层Fe与Fe_xCoCrNi中任意一种其他金属元素的摩尔比，x≥0.9；喷涂过程中，将整个基体表面不重复地喷涂一次，记为沉积一层；每沉积一层，测定该层截面中Fe的含量，直到该层的截面中Fe占合金的摩尔比在22-26％之间即停止喷涂；

S3，运用等离子喷涂设备在所述的Fe_xCoCrNi中熵合金过渡层上同时喷涂所述的FeCoCrNi混合粉末和Mo粉，以沉积形成高熵合金表面涂层，喷涂过程中，逐渐提高Mo粉的送粉率，最终在表面涂层的最外侧形成沉积的FeCoCrNiMo_y，其中y为表面涂层的最外侧Mo与FeCoCrNiMo_y中其他任意一种金属元素的摩尔比，y＝0.15～0.25。

2.如权利要求1所述的熵梯度合金涂层的制备方法，其特征在于：在步骤S3中，FeCoCrNi混合粉末与Mo粉的送粉率的摩尔比初始为Fe∶Co∶Cr∶Ni∶Mo＝(22-26)∶(22-26)∶(22-26)∶(22-26)∶(1-2)，沉积两层后提高Mo粉的送粉率，使所述的FeCoCrNi混合粉末与Mo粉的送粉率摩尔比为Fe∶Co∶Cr∶Ni∶Mo＝(22-26)∶(22-26)∶(22-26)∶(22-26)∶(2-4)；沉积两层后再次提高Mo粉的送粉率，使所述的FeCoCrNi混合粉末的送粉率与Mo粉的送粉率摩尔比为Fe∶Co∶Cr∶Ni∶Mo＝(22-26)∶(22-26)∶(22-26)∶(22-26)∶(3-6)。

3.如权利要求1所述的熵梯度合金涂层的制备方法，其特征在于，步骤S1包含：

S1.1，使用Fe、Co、Cr、Ni粉，通过混合球磨，分别制备CoCrNi混合粉末与FeCoCrNi混合粉末；

S1.2，然后将S1.1中球磨后的CoCrNi混合粉末和FeCoCrNi混合粉末进行干燥。

4.如权利要求3所述的熵梯度合金涂层的制备方法，其特征在于，所述的球磨以工业无水酒精为研磨介质，质量比为不锈钢球∶混合粉末＝(5-10)∶1，不锈钢球∶工业无水酒精＝(10-20)∶1。

5.如权利要求3所述的熵梯度合金涂层的制备方法，其特征在于：所述的干燥在80-120℃下进行。

6.如权利要求1所述的熵梯度合金涂层的制备方法，其特征在于：在步骤S2之前，对钢基体表面进行喷砂处理后清洗。

7.如权利要求1所述的熵梯度合金涂层的制备方法，其特征在于，在步骤S3和步骤S4中，所述的等离子喷涂设备的运行参数为：主气Ar的压力为35-45MPa，辅气H₂的压力为35-45MPa，载气Ar的压力为3-5MPa，喷涂电流为300-600A，CoCrNi或FeCoCrNi的送粉率为6-9rad/min，喷涂距离为90-110mm。

8.一种使用权利要求1-7中的任意一种方法制备的熵梯度合金涂层，其特征在于，包含钢基体、Fe_xCoCrNi中熵合金过渡层、FeCoCrNiMo_y表面涂层；其中基体→过渡层→表面涂层形成低熵→中熵→高熵的熵梯度系统，过渡层形成Fe含量梯度系统，表面涂层形成Mo含量梯度系统。