CN103290404B - 激光熔覆用高熵合金粉末和高熵合金涂层的制备方法 - Google Patents
激光熔覆用高熵合金粉末和高熵合金涂层的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103290404B CN103290404B CN201310169092.1A CN201310169092A CN103290404B CN 103290404 B CN103290404 B CN 103290404B CN 201310169092 A CN201310169092 A CN 201310169092A CN 103290404 B CN103290404 B CN 103290404B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- entropy alloy
- coating
- powder
- alloy powder
- laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 135
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 134
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 113
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 100
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 98
- 230000008018 melting Effects 0.000 title claims abstract description 31
- 238000002844 melting Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 7
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 27
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 16
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 13
- RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N Abietic-Saeure Natural products C12CCC(C(C)C)=CC2=CCC2C1(C)CCCC2(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N Rosin Natural products O(C/C=C/c1ccccc1)[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N 0.000 claims description 10
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 10
- KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N trans-cinnamyl beta-D-glucopyranoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC=CC1=CC=CC=C1 KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 16
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract description 8
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 17
- 238000004372 laser cladding Methods 0.000 description 16
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 10
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 10
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 208000035126 Facies Diseases 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 3
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 3
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 206010011376 Crepitations Diseases 0.000 description 1
- 208000037656 Respiratory Sounds Diseases 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000012938 design process Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 230000005226 mechanical processes and functions Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000007712 rapid solidification Methods 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000011863 silicon-based powder Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009692 water atomization Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
本发明公开了一种激光熔覆用高熵合金粉末，该高熵合金粉末的质量百分比为：10%～15%的Fe，14～17%的Cr，22%～25%的Ni，22%～24%的Co，22%～24%的Mn，0%～4%的Si，0%～4%的B。还公开了在上述方案的成份基础上添加了另一组元Al的方案，以及上述激光熔覆用高熵合金粉末制备高熵合金涂层的方法。本技术方案激光熔覆后容易获得良好的涂层涂覆质量，涂层的相结构保持高熵合金特有的固溶体结构，并且熔覆涂层中各主要金属元素的原子百分比符合名义上的高熵合金范畴，具有硬度高、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等多种优异性能，工艺重复性和可操作性都大大提高，使得高熵合金在激光材料表面改性上得到推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及合金材料技术领域，具体涉及一种适用于激光熔覆表面涂层技术的高熵合金粉末，以及采用该高熵合金粉末制备出高熵合金涂层。
背景技术
传统的合金设计理念大多是以单一主元为基体的合金体系，一般认为合金元素种类的过多会导致很多化合物尤其是脆性金属间化合物的出现，从而导致合金性能的恶化，使材料失去应用价值。1995年，台湾清华大学叶均蔚教授等人提出高熵合金的概念，高熵合金打破传统的合金设计理念，合金由5种或5种以上合金元素按等摩尔比或近等摩尔比配制，每种主元含量的原子百分比在5%-35%之间。多主元高熵合金借助其特有的高熵效应，缓慢扩散效应，纳米相强化及超高晶格畸变等特点，可有效避免传统多元合金脆性相的析出，多形成简单的FCC和BCC固溶体相结构，从而有利于保持合金的高韧性，并可以赋予材料高的硬度、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等多种优异性能。
由于高熵合金具有较好的综合性能，但是一般在设计过程中含有很多贵重金属元素，如Co，V等，所以直接使用块体材料成本较高，而激光熔覆可以在低成本金属材料表面涂覆上高性能的高熵合金涂层，这将具有良好的应用前景。但是激光熔覆制备高熵合金涂层与真空电弧熔炼法制备高熵合金不同，由于高熵合金粉末中不同种类的金属元素之间及其与基体材料之间密度、熔点、比热和膨胀系数等热物理性能存在较大差异，直接用于激光熔覆一方面难以得到成分均匀的涂层，涂层的成形质量和表面连续性无法满足生产使用要求，另一方面激光熔覆过程中各个元素会有烧损，实际得到的合金涂层并不一定是名义上的高熵合金范畴。由此可见，对于激光溶覆专用的高熵合金粉末设计有较高的要求。但因其具备多种优异性能，所以制造激光熔覆专用高熵合金粉末及对激光熔覆的工艺控制具有非常大的意义。
公开号为CN102828139A的专利文献公开了一种喷涂用高熵合金粉末，其采用在高熵合金粉末中添加Si、B元素以提高其自熔性和喷涂效果，但是FeCrNiCoCu粉末激光溶覆实验时，其表面成形质量不佳，改变激光溶覆工艺参数亦改善不了其成形质量，发明人经过大量的激光溶覆试验，发现影响FeCrNiCoCu涂层成形质量的主要因素是Cu元素，该元素容易产生严重的偏析现象。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的目的之一是提供一种激光熔覆用高熵合金粉末，该粉末激光熔覆后容易获得良好的涂层涂覆质量，涂层的相结构保持高熵合金特有的固溶体结构，并且熔覆涂层中各主要金属元素的原子百分比符合名义上的高熵合金范畴，具有硬度高、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等多种优异性能，工艺重复性和可操作性都大大提高，使得高熵合金在激光材料表面改性上得到推广应用。
本发明的目的之二是提供一种高熵合金涂层的制备方法，采用上述高熵合金粉末激光熔覆制成。
为了达到上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种激光熔覆用高熵合金粉末，该高熵合金粉末的质量百分比为：10%～15%的Fe，14～17%的Cr，22%～25%的Ni，22%～24%的Co，22%～24%的Mn，0%～4%的Si，0%～4%的B。
该高熵合金粉末主要由Fe、Cr、Ni、Co、Mn五种金属元素组成，这五种金属元素中的任一种在该高熵合金粉末所占的原子百分比为5～35％，并添加了少量非金属Si、B元素，添加的少量元素Si，B的含量占总粉末质量分数的0～8%。若Fe、Cr、Ni、Co、Mn各元素按等摩尔比配置，转化为质量分数如下：19.9%的Fe，18.5%的Cr，21%的Ni，21%的Co，19.6%的Mn，那么经过激光熔覆后得到的涂层由于稀释和烧损的缘故得到的涂层非高熵合金范畴。而本发明配方考虑了激光熔覆过程中基体对涂层的稀释和各元素的烧损，通过调整各元素的含量，激光溶覆后得到了名义上的高熵合金，这将更能充分发挥其优良的综合性能。相对于现有技术而言，本发明以Mn元素替代现有技术中Cu元素后，由于合金的流动性增加使得涂层的成形质量大大改善，该粉末激光熔覆后容易获得良好的涂层涂覆质量，涂层的相结构保持高熵合金特有的固溶体结构，并且熔覆涂层中各主要金属元素的原子百分比符合名义上的高熵合金范畴，具有硬度高、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等多种优异性能，工艺重复性和可操作性都大大提高，使得高熵合金在激光材料表面改性上得到推广应用。因此本发明的FeCrNiCoMn高熵合金粉末更适用于激光溶覆。
另外，为提高涂层的硬度，本发明在上述方案的成份基础上添加了另一组元Al，由于Al的原子半径相比Fe、Cr、Co、Ni和Mn大很多，提升了固溶强化作用，因此，上述方案调整为：
该高熵合金粉末的质量百分比为：9%～14%的Fe，12～14%的Cr，20%～22%的Ni，20%～22%的Co，19%～21%的Mn，9%～12%的Al，0%～4%的Si，0%～4%的B。
一种高熵合金涂层的制备方法，将上述的激光熔覆用高熵合金粉末在球磨机里球磨3-10h，球磨机的转速为250～500转/分，球磨罐里充有惰性气体Ar做保护；球磨结束后，将粉末预置在45钢基体上，预置的厚度为1～2mm，粘接剂采用松香酒精溶液，预置涂层烘干后在CO2高功率激光器进行多道熔覆，所用的激光功率为1.5～1.7kW，扫描速度为100～450mm/min，熔覆时用惰性气体Ar气保护。
一种高熵合金涂层的制备方法，将上述的激光熔覆用高熵合金粉末在球磨机里球磨3-10h，球磨机的转速为250～500转/分，球磨罐里充有惰性气体Ar做保护；球磨结束后，由筛粉机筛出粒度范围为140～320目的粉末作为成品粉，随后在CO2高功率激光器下采用同步送粉方式在45钢基体上进行多道熔覆，所用的激光功率为1.5～1.7kW，扫描速度为100～450mm/min，送粉速率为9～13g/min，熔覆时用惰性气体Ar气保护。
本发明由于采用了以上的技术方案，该粉末激光熔覆后容易获得良好的涂层涂覆质量，涂层的相结构保持高熵合金特有的固溶体结构，并且熔覆涂层中各主要金属元素的原子百分比符合名义上的高熵合金范畴，具有硬度高、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等多种优异性能，工艺重复性和可操作性都大大提高，使得高熵合金在激光材料表面改性上得到推广应用。
附图说明
图1为实施例1、2、3、4激光溶覆后合金涂层的XRD相分析图谱。
图2为实施例5、6、7激光溶覆后合金涂层的XRD相分析图谱。
图3为实施例4激光溶覆后高熵合金涂层经过不同温度退火的硬度曲线。
图4为实施例1至7得到的合金涂层的硬度变化曲线。
图5为实施例9的XRD相分析图谱。
具体实施方式
按成分设计的要求制备5种或6种元素组成的高熵合金粉末，再添加所需含量的Si、B等元素。粉末采用纯金属粉末或合金粉末配置，然后采用机械法制备成合金粉末，当然亦可使用水雾化和气雾化法制备成合金粉末。上述高熵合金原材料采用的Fe、Cr、Co、Ni、Mn和Al金属粉末质量浓度不低于99.9％。下面结合具体实施方式对本发明作进一步详述。
实施例1：
按照名义上的高熵合金成分进行粉末设计，不考虑各元素的稀释和不同的烧损情况，等摩尔比配置Mn，Cr，Ni，Fe，Co粉。各元素的质量百分比含量如下：19.9%的Fe，18.5%的Cr，21%的Ni，21%的Co，19.6%的Mn。
按照上述配方，选择纯金属元素粉末配置高熵合金粉末，所配置的粉末在球磨机里球磨3-10h，球磨机的转速为250～500转/分，球磨罐里充有惰性气体Ar做保护。球磨的作用一方面是让粉末混合均匀，另一方面是让粉末预合金化。球磨结束后，将粉末预置在45钢基体上，预置的厚度为1.2mm，粘接剂采用松香酒精溶液，预置涂层烘干后在CO2高功率激光器进行多道熔覆，所用的激光功率为1.5～1.7kW，扫描速度为100～450mm/min，光斑直径为4mm，熔覆时用惰性气体Ar气保护。
实施例2：
考虑各元素的稀释和不同的烧损情况，按照权利要求1中进行的一种激光熔覆用高熵合金粉末设计，其成分质量百分比含量为：14.2%的Fe，16.5%的Cr，24.3%的Ni，22.4%的Co，22.6%的Mn。
照上述配方，选择纯金属元素粉末配置高熵合金粉末，所配置的粉末在球磨机里球磨3-10h，球磨机的转速为250～500转/分，球磨罐里充有惰性气体Ar做保护。球磨结束后，将粉末预置在45钢基体上，预置的厚度为1.2mm，粘接剂采用松香酒精溶液，预置涂层烘干后在CO2高功率激光器进行多道熔覆，所用的激光功率为1.5～1.7kW，扫描速度为100～450mm/min，光斑直径为4mm，熔覆时用惰性气体Ar气保护。
实施例3：
考虑各元素的稀释和不同的烧损情况，按照权利要求1中进行的一种激光熔覆用高熵合金粉末设计，其成分质量百分比含量为：10.6%的Fe，13.4%的Cr，23.3%的Ni，23.3%的Co，23.4%的的Mn，3%的Si，3%的B。
照上述配方，选择纯金属元素粉末配置高熵合金粉末，所配置的粉末在球磨机里球磨3-10h，球磨机的转速为250～500转/分，球磨罐里充有惰性气体Ar做保护。球磨结束后，将粉末预置在45钢基体上，预置的厚度为1.2mm，粘接剂采用松香酒精溶液，预置涂层烘干后在CO2高功率激光器进行多道熔覆，所用的激光功率为1.5～1.7kW，扫描速度为100～450mm/min，光斑直径为4mm，熔覆时用惰性气体Ar气保护。
实施例4：
考虑各元素的稀释和不同的烧损情况，按照权利要求1中进行的一种激光熔覆用高熵合金粉末设计，其成分质量百分比含量为：12.7%的Fe，14.8%的Cr，22.3%的Ni，23.4%的Co，22.8%的的Mn，2%的Si，2%的B。
照上述配方，选择纯金属元素粉末配置高熵合金粉末，所配置的粉末在球磨机里球磨3-10h，球磨机的转速为250～500转/分，球磨罐里充有惰性气体Ar做保护。球磨结束后，将粉末预置在45钢基体上，预置的厚度为1.2mm，粘接剂采用松香酒精溶液，预置涂层烘干后在CO2高功率激光器进行多道熔覆，所用的激光功率为1.5～1.7kW，扫描速度为100～450mm/min，光斑直径为4mm，熔覆时用惰性气体Ar气保护。
实施例5：
按照名义上的高熵合金成分进行粉末设计，不考虑元素的稀释和烧损，等摩尔比配置Mn，Cr，Ni，Fe，Co，Al粉和添加少量B，Si粉。各元素的质量百分比含量如下：17.2%的Fe，15.9%的Cr，18.2%的Ni，18.2%的Co，17.8%的Mn，8.8%的Al，2%的Si，2%的B。
按照上述配方，选择纯金属元素粉末配置高熵合金粉末，所配置的粉末在球磨机里球磨3-10h，球磨机的转速为250～500转/分，球磨罐里冲有惰性气体Ar做保护。球磨结束后，将粉末预置在45钢基体上，预置的厚度为1.2mm，粘接剂采用松香酒精溶液，预置涂层烘干后在CO2高功率激光器进行多道熔覆，所用的激光功率为1.5～1.7kW，扫描速度为100～450mm/min，光斑直径为4mm，熔覆时用惰性气体Ar气保护。
实施例6：
考虑各元素的稀释和不同的烧损情况，按照权利要求2中进行的一种激光熔覆用高熵合金粉末设计，其成分质量百分比含量为：10.1%的Fe，13.8%的Cr，21.5%的Ni，20.2%的Co，20.4%的Mn，10%的Al，2%的Si，2%的B。
按照上述配方，选择纯金属元素粉末配置高熵合金粉末，所配置的粉末在球磨机里球磨3-10h，球磨机的转速为250～500转/分，球磨罐里冲有惰性气体Ar做保护。球磨结束后，将粉末预置在45钢基体上，预置的厚度为1.2mm，粘接剂采用松香酒精溶液，预置涂层烘干后在CO2高功率激光器进行多道熔覆，所用的激光功率为1.5～1.7kW，扫描速度为100～450mm/min，光斑直径为4mm，熔覆时用惰性气体Ar气保护。
实施例7：
考虑各元素的稀释和不同的烧损情况，按照权利要求2中进行的一种激光熔覆用高熵合金粉末设计，其成分质量百分比含量为：12.4%的Fe，12.5%的Cr，20.4%的Ni，21.5%的Co，20.2%的Mn，11%的Al，1%的Si，1%的B。
按照上述配方，选择纯金属元素粉末配置高熵合金粉末，所配置的粉末在球磨机里球磨3-10h，球磨机的转速为250～500转/分，球磨罐里充有惰性气体Ar做保护。球磨结束后，将粉末预置在45钢基体上，预置的厚度为1.2mm，粘接剂采用松香酒精溶液，预置涂层烘干后在CO2高功率激光器进行多道熔覆，所用的激光功率为1.5～1.7kW，扫描速度为100～450mm/min，光斑直径为4mm，熔覆时用惰性气体Ar气保护。
实施例8：
考虑各元素的稀释和不同的烧损情况，按照权利要求2中进行的一种激光熔覆用高熵合金粉末设计，其成分质量百分比含量为：12.7%的Fe，14.8%的Cr，22.3%的Ni，23.4%的Co，22.8%的的Mn，2%的Si，2%的B。
按照上述配方，选择纯金属元素粉末配置高熵合金粉末，所配置的粉末在球磨机里球磨3-10h，球磨机的转速为250～500转/分，球磨罐里冲有惰性气体Ar做保护。球磨结束后，由筛粉机筛出粒度范围为140～320目的粉末作为成品粉，随后在CO2高功率激光器下采用同步送粉方式在45钢基体上进行多道熔覆，所用的激光功率为1.5～1.7kW，扫描速度为100～450mm/min，光斑直径为4mm，送粉速率为9～13g/min，熔覆时用惰性气体Ar气保护。
实施例9：
不在本发明权利要求1范围内，但按照高熵合金定义进行合金粉末设计，各粉末的质量百分比含量如下：16%的Fe，16%的Cr，15%的Ni，25%的Co，15%的的Mn，6%的Si，7%的B。
按照上述配方，选择纯金属元素粉末配置高熵合金粉末，所配置的粉末在球磨机里球磨3-10h，球磨机的转速为250～500转/分，球磨罐里充有惰性气体Ar做保护。球磨结束后，将粉末预置在45钢基体上，预置的厚度为1.2mm，粘接剂采用松香酒精溶液，预置涂层烘干后在CO2高功率激光器进行多道熔覆，所用的激光功率为1.5～1.7kW，扫描速度为100～450mm/min，光斑直径为4mm，熔覆时用惰性气体Ar气保护。
以下是对上述实施例的进一步说明：
高熵合金是一种新的合金设计理念，目前我们通过XRD相分析（是否主要形成FCC和BCC固溶体相）和EDS分析（主要加入的每种金属元素含量是否在5～35%之间）判断做出的合金是否为名义上的高熵合金。
下表是实施例1至7激光熔覆后涂层的EDS分析各元素的相对含量（原子百分比），表1
根据EDS分析，高熵合金中各主要金属元素的原子百分比含量应该在5～35%之间。由表1可见，实施例1和实施例5得到的并不是名义上真正的高熵合金涂层，而在本发明设计的粉末要求范围内（实施例2、3、4、6、7），可以得到名义上的高熵合金涂层。
图1是实施例1，2，3，4涂层相结构X射线衍射分析，可以看出该成份涂层激光熔覆快速凝固后未出现复杂的金属间化合物析出相，主要由固溶体相组成。实施例2，3，4获得的高熵合金涂层为单纯的FCC结构。实施例1涂层虽为非名义上的高熵合金但也形成了FCC+少量BCC固溶体相结构。这也形成了固溶体，但由于部分容易烧损的元素大量丢失，这将降低合金的固溶度，从表1的EDS分析来看，就不符合高熵合金的定义的要求，做出来的不是高熵合金，由于Fe含量超过了50%，可以认为得到的是Fe基合金，或者称为类高熵合金，而按照本发明权利要求1进行设计的合金粉末实施例2，3，4激光溶覆后得到的才是名义上的高熵合金，且涂层在微观的组织形貌上有很大的差别。
同理，图2是实施例5，6，7涂层相结构X射线衍射分析，实施例5和例6，7的X射线衍射峰基本相似，都为FCC+BCC固溶体相结构。但结合表1的EDS分析，按照本发明权利要求2进行设计的合金粉末激光溶覆后得到的才是名义上的高熵合金，且涂层在微观的组织形貌上有很大的差别。
实施例3、4的采用预置粉末进行的多道搭接熔覆试验可见高熵合金涂层具有良好的宏观形貌，因此可知，该配方在添加少量Si、B合金元素下，合金的流动性，湿润性较好，使得具有连续、光滑的表面形貌，熔覆过程也没用飞溅现象。该配方在采用预置粉末的形式就能达到较好的熔覆形貌，这将有利于某些不方便送粉熔覆的场合。图3为实施例4高熵合金涂层经过不同温度退火后合金涂层的平均硬度变化曲线，由此可见发明的研究结果一方面说明该合金在具有较强的抗回火软化性，另一方面该合金经过900°C的退火处理可提高涂层的硬度而仍然保持高熵合金具有的固溶体结构。
图4为实施例1，2，3，4，5，6，7制得的涂层的硬度曲线，虽然例1和例2硬度相差不大，但例1得到不是名义上的高熵合金，这将影响其好的综合性能的发挥。而例2，3，4按照本发明设计得到的高熵合金涂层，硬度相近，具有高熵合金应有的较好的综合性能。而在实施例6和例7中，涂层的硬度相比为加Al有明显的提升，这是由于Al的固溶强化作用，而实施例5得到的不是名义上的高熵合金，在硬度上相对于例6，7的要低。
实施例8说明，制得的高熵合金粉末在送粉要求的粉末粒度范围内，那么该配方可以进行送粉熔覆，从而满足基体表面大面积熔覆和改性的需求，这也大大提高了生产的效率，可见本发明的研究结果为激光熔覆高熵合金涂层未来的工业实际应用提供了较好的工艺解决方案，而预置粉末和同步送粉得到的涂层组织和性能无明显的差异。
实施例9说明仅是按照近等摩尔比的高熵合金设计理念来配置合金配方，XRD图谱中有很多的杂峰，可见涂层中有很多的金属间化合物，因此随便进行粉末配置是不能轻易制得高熵合金涂层的，易容易形成许多金属间化合物而产生许多裂纹。
因此，按照本发明设计的合金粉末制备的高熵合金涂层凝固后能避免传统多元合金凝固后大量脆性相的析出，如金属间化合物，得到了名义上的高熵合金涂层。涂层具有简单的FCC+BCC或FCC固溶体相结构，可大大降低多元合金的脆性，具有较高硬度、耐高温、等多种优异性能，可应用激光熔覆等多种表面涂层技术，为不同尺寸零部件表面以及低等级材料表面改性提供了新的涂层材料，因而具有广阔的应用前景。
需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种激光熔覆用高熵合金粉末，其特征在于，该高熵合金粉末的质量百分比为：10%～15%的Fe，14～17%的Cr，22%～25%的Ni，22%～24%的Co，22%～24%的Mn，0%～4%的Si，0%～4%的B。
2.一种激光熔覆用高熵合金粉末，其特征在于，该高熵合金粉末的质量百分比为：9%～14%的Fe，12～14%的Cr，20%～22%的Ni，20%～22%的Co，19%～21%的Mn，9%～12%的Al，0%～4%的Si，0%～4%的B。
3.一种高熵合金涂层的制备方法，其特征在于，将权利要求1或2所述的激光熔覆用高熵合金粉末在球磨机里球磨3-10h，球磨机的转速为250～500转/分，球磨罐里充有惰性气体Ar做保护；球磨结束后，将粉末预置在45钢基体上，预置的厚度为1～2mm，粘接剂采用松香酒精溶液，预置涂层烘干后在CO2高功率激光器进行多道熔覆，所用的激光功率为1.5～1.7kW，扫描速度为100～450mm/min，熔覆时用惰性气体Ar气保护。
4.一种高熵合金涂层的制备方法，其特征在于，将权利要求1或2所述的激光熔覆用高熵合金粉末在球磨机里球磨3-10h，球磨机的转速为250～500转/分，球磨罐里充有惰性气体Ar做保护；球磨结束后，由筛粉机筛出粒度范围为140～320目的粉末作为成品粉，随后在CO2高功率激光器下采用同步送粉方式在45钢基体上进行多道熔覆，所用的激光功率为1.5～1.7kW，扫描速度为100～450mm/min，送粉速率为9～13g/min，熔覆时用惰性气体Ar气保护。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310169092.1A CN103290404B (zh) | 2013-05-06 | 2013-05-06 | 激光熔覆用高熵合金粉末和高熵合金涂层的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310169092.1A CN103290404B (zh) | 2013-05-06 | 2013-05-06 | 激光熔覆用高熵合金粉末和高熵合金涂层的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103290404A CN103290404A (zh) | 2013-09-11 |
| CN103290404B true CN103290404B (zh) | 2015-11-18 |
Family
ID=49091915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310169092.1A Active CN103290404B (zh) | 2013-05-06 | 2013-05-06 | 激光熔覆用高熵合金粉末和高熵合金涂层的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103290404B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017164709A1 (ko) * | 2016-03-24 | 2017-09-28 | 영남대학교 산학협력단 | 금속 복합체 |
Families Citing this family (71)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105401042B (zh) * | 2013-10-10 | 2017-09-29 | 天津大学 | 高熵合金粉末在激光熔覆中的应用 |
| CN104141085B (zh) * | 2013-10-10 | 2017-01-04 | 天津大学 | 六元高熵合金粉末及激光熔覆层制备方法和应用 |
| CN104141084B (zh) * | 2013-10-10 | 2017-01-04 | 天津大学 | 激光熔覆用高熵合金粉末及熔覆层制备方法和用途 |
| CN104646660B (zh) * | 2013-11-20 | 2017-03-15 | 沈阳工业大学 | 一种铁单元素基合金表面激光高熵合金化用粉料 |
| TWI532852B (zh) * | 2013-12-02 | 2016-05-11 | 財團法人工業技術研究院 | 合金粉體及應用其之雷射積層製程 |
| CN103966566B (zh) * | 2014-05-05 | 2016-06-22 | 四川大学 | 双层高熵合金扩散阻挡层的制备方法 |
| CN104607631B (zh) * | 2014-11-25 | 2017-10-17 | 沈阳工业大学 | 一种铜单元素基合金激光高熵合金化所用粉料及制备工艺 |
| CN104451351B (zh) * | 2014-12-25 | 2016-08-24 | 安徽工业大学 | 一种添加稀土提高含硼高熵合金强韧性的方法 |
| CN105506613B (zh) * | 2016-02-02 | 2018-01-30 | 济南大学 | 一种高熵合金涂层的制备方法 |
| CN105950947B (zh) * | 2016-07-06 | 2018-08-14 | 浙江亚通焊材有限公司 | 用于3d打印的富铁高熵合金粉体材料及其制备方法 |
| CN106119663B (zh) * | 2016-08-16 | 2019-05-21 | 安徽瑞泰新材料科技有限公司 | 水泥回转窑上过渡带内表面用合金粉体、制备及其涂层 |
| CN106191621B (zh) * | 2016-08-16 | 2017-12-15 | 安徽瑞泰新材料科技有限公司 | 水泥回转窑托轮表面用高熵合金粉体、制备及其涂层制备 |
| CN106319513B (zh) * | 2016-09-26 | 2018-09-11 | 沈阳工业大学 | 一种高熵合金粉末和高硬度高熵合金涂层的制备方法 |
| CN106148951A (zh) * | 2016-09-29 | 2016-11-23 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种高温耐磨激光熔覆用合金粉末 |
| CA3035360A1 (en) * | 2016-09-30 | 2018-05-31 | Zhi Tang | Nickel-iron-aluminum-chromium based alloys, and products made therefrom |
| CN106929846A (zh) * | 2017-04-22 | 2017-07-07 | 南京工程学院 | 激光熔敷用新型AlFeCrCoNiTi合金涂层及其制备方法 |
| CN107299342A (zh) * | 2017-07-05 | 2017-10-27 | 暨南大学 | 一种高熵合金涂层及其制备方法和用途 |
| KR101962229B1 (ko) * | 2017-09-08 | 2019-03-26 | 포항공과대학교 산학협력단 | 보론이 도핑된 고엔트로피 합금 및 그 제조방법 |
| CN109554600A (zh) * | 2017-09-27 | 2019-04-02 | 浙江亚通焊材有限公司 | 一种CoCrFeNiMn高熵合金粉的制备方法 |
| CN107760963B (zh) * | 2017-10-26 | 2019-07-05 | 福建工程学院 | 一种含氮FeCoCrNiMn高熵合金及其制备方法 |
| CN107620062A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-01-23 | 长春工程学院 | 一种抗裂耐腐蚀熔覆层的制备方法 |
| CN107881501A (zh) * | 2017-11-22 | 2018-04-06 | 江门职业技术学院 | 一种用于制备高熵合金涂层用的合金粉末的添加剂组合物 |
| CN108823481A (zh) * | 2018-07-10 | 2018-11-16 | 东北大学 | 一种高熵合金及其制备方法 |
| CN108950539A (zh) * | 2018-07-10 | 2018-12-07 | 浙江鸿昌铝业有限公司 | 一种节能环保型铝型材的加工工艺 |
| CN111085752A (zh) * | 2018-10-24 | 2020-05-01 | 叶均蔚 | 以合金粉末作为焊接填料的焊接方法 |
| CN109439995B (zh) * | 2018-12-29 | 2020-12-01 | 宝钢轧辊科技有限责任公司 | 高熵非晶合金涂层及其制备方法 |
| CN109972134A (zh) * | 2019-03-08 | 2019-07-05 | 广东工业大学 | 一种在高锰钢表面制备FeCoNiCrMn高熵合金涂层的方法 |
| CN109881030A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-06-14 | 合肥工业大学 | 一种双相结构高熵合金及其制备方法 |
| CN109955004A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-07-02 | 上海交通大学 | 一种用于焊接的高熵合金材料及应用 |
| CN110295363A (zh) * | 2019-05-26 | 2019-10-01 | 天津大学 | 一种AlCoCrFeMnNi高熵合金粉末及其熔覆层的制备方法 |
| CN110125573A (zh) * | 2019-06-18 | 2019-08-16 | 东莞理工学院 | 一种钴铁镍铬锰高熵合金钎料及其制备方法 |
| CN110273153A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-09-24 | 南昌大学 | 一种含硼高熵合金涂层及其制备方法 |
| CN110306186A (zh) * | 2019-08-05 | 2019-10-08 | 南昌大学 | 一种含硅高熵合金涂层及其制备方法 |
| CN110791693B (zh) * | 2019-11-20 | 2021-05-07 | 安徽工业大学 | 低Al含量、高强韧性、耐酸腐蚀的高熵合金及其制备方法 |
| CN110899712A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-03-24 | 长沙新材料产业研究院有限公司 | 一种适合增材制造用含铝、铁成分的高熵合金及其改性方法 |
| CN113046617B (zh) * | 2019-12-27 | 2022-06-24 | 天津大学 | 一种高性能FeCoCrNi合金的制备方法 |
| CN110961631B (zh) * | 2019-12-31 | 2021-02-26 | 湖南大学 | 一种AlxCoCrFeNi高熵合金的激光快速制备方法 |
| CN111118496B (zh) * | 2020-01-19 | 2022-06-07 | 中国人民解放军陆军装甲兵学院 | 强韧型高熵合金成形结构及其制备方法 |
| CN111394636B (zh) * | 2020-03-24 | 2021-06-15 | 太原理工大学 | 具有马氏体相变的高强度大塑性高熵合金及其制备方法 |
| CN111394721A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-07-10 | 济南大学 | 高熵合金粉末混合物、涂层及涂层制备方法 |
| CN111471994A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-07-31 | 深圳大学 | 一种电子束熔覆增强高熵合金涂层及其制备方法 |
| CN111590204B (zh) * | 2020-06-04 | 2022-06-03 | 华东交通大学 | 一种激光高熵化填粉焊接抑制焊缝脆性金属间化合物生成的方法 |
| CN111850544A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-10-30 | 昆明理工大学 | 一种高熵合金涂层及其制备方法 |
| CN111850374B (zh) * | 2020-08-04 | 2021-12-07 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种激光熔覆用高熵合金粉末及覆层制备方法 |
| CN111850550A (zh) * | 2020-08-04 | 2020-10-30 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种激光熔覆用wc增强高熵合金粉末及覆层制备方法 |
| CN111957965B (zh) * | 2020-08-27 | 2022-06-14 | 湘潭大学 | 一种制备高熵合金的方法 |
| CN112030161B (zh) * | 2020-09-29 | 2021-09-28 | 昆明理工大学 | 一种用于激光熔覆的高熵合金粉末及其使用方法 |
| CN112195385B (zh) * | 2020-10-16 | 2021-07-13 | 内蒙金属材料研究所 | 一种耐高温高强韧钼基复合材料及其制备方法 |
| CN112410782A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-02-26 | 中国兵器科学研究院宁波分院 | 一种激光熔覆涂层材料的热处理方法 |
| CN112226766A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-01-15 | 中国兵器科学研究院宁波分院 | 一种高熵合金粉末激光熔覆层的制备方法 |
| CN112281158A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-01-29 | 湖州南浔中盛金属热处理有限公司 | 一种高硬度轴承钢钢管的处理工艺 |
| CN112663049B (zh) * | 2020-12-04 | 2022-09-27 | 安徽工业大学 | 一种耐高温磨损的碳化物复合高熵合金及其激光熔覆制备方法 |
| CN114717546A (zh) * | 2020-12-21 | 2022-07-08 | 武汉苏泊尔炊具有限公司 | 烹饪器具及其制备方法 |
| CN112853347A (zh) * | 2021-01-12 | 2021-05-28 | 安徽工业大学 | 一种添加Si防止含Cr、Al高熵合金涂层内氧化的方法 |
| CN113293368A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-08-24 | 贵州大学 | 高硬度高耐磨性高熵金属间化合物涂层及其制备方法 |
| CN115704071A (zh) * | 2021-08-04 | 2023-02-17 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种高熵合金粉末及制备方法以及高熵合金涂层制备方法 |
| CN113737135B (zh) * | 2021-08-27 | 2022-10-25 | 西安交通大学 | 一种定量控制元素含量梯度变化的高熵合金薄膜及制备方法 |
| CN114150203B (zh) * | 2021-11-10 | 2022-12-27 | 青岛理工大学 | 一种激光熔覆原位自生高熵合金梯度涂层及其制备方法 |
| CN115007870B (zh) * | 2022-01-04 | 2024-04-19 | 昆明理工大学 | 一种用于激光铝热还原生成高熵合金涂层的粉末制备方法 |
| CN114438390B (zh) * | 2022-01-13 | 2022-10-18 | 贵州大学 | 一种高塑性耐腐蚀高熵合金及其制备方法 |
| CN114875288B (zh) * | 2022-04-08 | 2023-01-17 | 河北中凯新创耐磨材料科技有限公司 | 高熵合金强化高速钢耐磨材料及其制备方法 |
| CN114769600B (zh) * | 2022-04-12 | 2023-02-10 | 哈尔滨工业大学 | 一种含Si高熵合金粉末及其制备方法 |
| CN114807720B (zh) * | 2022-04-18 | 2024-01-30 | 贵州大学 | 一种耐强酸冲蚀的磷酸反应槽搅拌桨叶片修复用高熵合金涂层及其制备方法 |
| CN114951634B (zh) * | 2022-05-05 | 2023-12-12 | 苏州大学 | 高熵合金耐磨耐腐蚀涂层及其制备方法 |
| CN114990409A (zh) * | 2022-05-16 | 2022-09-02 | 哈尔滨工业大学 | 一种耐磨高熵合金涂层及其制备方法和应用 |
| CN115121801B (zh) * | 2022-06-15 | 2023-06-23 | 中国人民解放军陆军装甲兵学院 | 铁基材料损伤件的激光增材修复方法及其采用的修复粉末 |
| CN114892062B (zh) * | 2022-06-23 | 2023-06-02 | 长沙理工大学 | 一种用于高效产氢的多孔高熵合金材料及其制备方法 |
| CN115341208A (zh) * | 2022-07-14 | 2022-11-15 | 上海金亿恒新材料技术有限公司 | 86CrMoV7冷轧辊激光熔覆高熵合金涂层方法 |
| CN115449790B (zh) * | 2022-10-14 | 2024-01-19 | 长沙理工大学 | 一种螺旋桨再制造用耐磨耐蚀高熵合金熔覆层及制备方法 |
| CN116445792A (zh) * | 2023-04-10 | 2023-07-18 | 昆明理工大学 | 一种耐磨难熔高熵合金涂层及其制备方法 |
| CN117107236B (zh) * | 2023-10-20 | 2023-12-22 | 山西海诚智能制造有限公司 | 一种中部槽合金涂层及其激光熔覆工艺 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101130844A (zh) * | 2006-08-21 | 2008-02-27 | 清华大学 | 低钴镍含量的高温合金 |
| CN101320617A (zh) * | 2007-06-08 | 2008-12-10 | 财团法人工业技术研究院 | 软磁薄膜电感器及磁性多元合金薄膜 |
| CN102828139A (zh) * | 2012-09-28 | 2012-12-19 | 安徽工业大学 | 一种喷涂用高熵合金粉末 |
-
2013
- 2013-05-06 CN CN201310169092.1A patent/CN103290404B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101130844A (zh) * | 2006-08-21 | 2008-02-27 | 清华大学 | 低钴镍含量的高温合金 |
| CN101320617A (zh) * | 2007-06-08 | 2008-12-10 | 财团法人工业技术研究院 | 软磁薄膜电感器及磁性多元合金薄膜 |
| CN102828139A (zh) * | 2012-09-28 | 2012-12-19 | 安徽工业大学 | 一种喷涂用高熵合金粉末 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017164709A1 (ko) * | 2016-03-24 | 2017-09-28 | 영남대학교 산학협력단 | 금속 복합체 |
| KR20170113258A (ko) * | 2016-03-24 | 2017-10-12 | 영남대학교 산학협력단 | 금속 복합체 |
| KR101910539B1 (ko) | 2016-03-24 | 2018-10-22 | 영남대학교 산학협력단 | 금속 복합체 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103290404A (zh) | 2013-09-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103290404B (zh) | 激光熔覆用高熵合金粉末和高熵合金涂层的制备方法 | |
| WO2023056890A1 (zh) | 一种高熵合金涂层，其制备方法及应用 | |
| CN104480462B (zh) | 一种铁基非晶涂层及其激光制备方法 | |
| CN101492794B (zh) | 铁基非晶态合金材料及其用途 | |
| CN102828139A (zh) | 一种喷涂用高熵合金粉末 | |
| CA2486352C (en) | Hard metallic materials, hard metallic coatings, methods of processing metallic materials and methods of producing metallic coatings | |
| CN105088108B (zh) | 一种铁基非晶合金、其粉末材料以及耐磨防腐涂层 | |
| CN101492795A (zh) | 铁基非晶纳米晶复合涂层 | |
| CN106756642B (zh) | 一种强玻璃形成能力铁基非晶合金及高致密度耐长期腐蚀非晶合金涂层 | |
| CN109622978B (zh) | 一种非晶合金粉末及其制备方法和应用 | |
| CN103540790B (zh) | 一种耐蚀的CuAlCr激光熔覆层材料的制备方法 | |
| CN110129649A (zh) | 一种高熵合金涂层粉末及纳米晶高熵合金涂层的制备方法 | |
| CN109930053A (zh) | 一种FeCoNiCrMn高熵合金及利用该合金制备耐磨涂层的方法 | |
| WO2016084832A1 (ja) | 造形用金属粉末 | |
| CN104475745B (zh) | 球形黄铜合金粉末的制造方法 | |
| CN102764940B (zh) | 埋弧焊药芯焊丝 | |
| CN106756996B (zh) | 一种稀土改性激光熔覆层及其制备工艺 | |
| CN104646660A (zh) | 一种铁单元素基合金表面激光高熵合金化用粉料 | |
| CN109306433A (zh) | 一种激光熔覆层的铁基复合粉末及厚非晶熔覆层制备方法 | |
| CN105385966B (zh) | 一种铝基非晶态合金及其制备方法和应用 | |
| CN109128574B (zh) | 电弧熔敷增材制造用钢粉芯丝材及制备方法 | |
| CN104353840B (zh) | 一种led用低成本无铅焊料合金粉末及其制备方法 | |
| CN103128421B (zh) | 一种铁基非晶/纳米晶复合涂层的制备方法 | |
| CN106544616B (zh) | 一种耐磨耐腐蚀WC-CoCr涂层的制备方法 | |
| Jiang | Improvement of microstructure, hardness, and mechanical properties of cobalt-based amorphous coating via laser cladding |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210824 Address after: 310000 Zhaohui District 6, Xiacheng District, Hangzhou City, Zhejiang Province Patentee after: ZHEJIANG University OF TECHNOLOGY Patentee after: HANGZHOU BOHUA LASER TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 310014 No. 18 Chao Wang Road, Zhejiang, Hangzhou Patentee before: ZHEJIANG University OF TECHNOLOGY Patentee before: HANGZHOU DONGTONG LASER TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |