CN104651828A - 一种铁基合金表面制备高熵合金基复合材料改性层用粉料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁单元素基合金表面激光反应合成高熵合金基复合材料改性层的粉料和制备工艺方法，属于表面工程技术领域，为高熵合金改性层提供更加优异的性能。高熵合金基复合材料粉料由高熵合金粉料和增强相粉料组成，其中高熵合金粉料占50～99Wt%，增强相粉料占1～50Wt%。采用激光辐照合金化方法可制备出组织分布均匀、无裂纹、性能优于原高熵合金涂层的高熵合金基复合材料改性层。

Description

一种铁基合金表面制备高熵合金基复合材料改性层用粉料

技术领域：

本发明提供了一种在铁单元素基合金表面激光合金化制备高熵合金基复合材料改性层所用的粉料及高熵合金基复合材料改性层的制备工艺方法。

背景技术：

20世纪90年代，我国台湾学者率先突破了传统合金设计模式，提出了新的合金设计理念，并成功地制备出多主元高熵合金，又叫高混乱度合金、多主元高功能合金等。近年来，国内外研究者对高熵合金已经有了一定的研究，而对传统复合材料组织性能及复合增强体形成的研究更是取得了众多长足的进展，但对高熵合金基复合材料研究及制备方法的文献报道很少，对于制备高熵合金基复合材料改性层的介绍更是鲜有报道。

根据以往对高熵合金的研究，高熵合金基复合材料的硬度与形成合金的元素及增强相的种类及含量有关，可以在很大范围内变化。与传统合金相比如果高熵合金的成分设计合理，其合金的硬度会有很大程度的提高。对于高熵合金基复合材料，在加入增强相之后，其硬度及其他性能也将在原有高熵合金的基础上有所改善。

相对而言，采用激光合金化等快速熔凝表面技术在低成本金属材料表面制备高性能高熵合金改性层具有良好的应用前景。但由于高熵合金粉末成分组成较为复杂，其中不同种类的金属元素之间，各种金属元素与基体材料之间在密度、熔点、比热和膨胀系数等热物理性能方面存在较大差异，直接用于激光熔覆、合金化、热喷涂等表面强化技术难以得到成分均匀的改性层，改性层的成型质量和表面连续性无法满足生产使用要求。

发明内容：

发明目的：

本发明是通过激光辐照，利用铁单元素基合金基材的主要组成元素铁与涂层材料反应合成制备高熵合金基复合材料改性层，用于解决改性层材料与基体材料热物理性能不匹配，改性层开裂及与基体材料结合不良等问题，以及在高熵合金涂层材料的基础上制备出性能优异的高熵合金基复合材料改性层，为此发明一种采用激光表面合金化技术制备高熵合金基复合材料改性层所用的粉料及工艺方法。

本发明的目的是采用激光快速熔化凝固表面合金化方法，设计含有增强相的高熵合金基复合材料粉料，在铁单元素基合金表面制备出含有基材主元铁的多主元（五主元及以上）高熵合金基复合材料改性层，以形成单主元基合金基材与多主元基合金表层以及多主元基高熵合金与陶瓷增强相结合的新型复合材料，改性层与铁单元素基合金基材形成了良好的冶金结合，这样有望为制备具有较高力学性能与高环境抗力的新型复合材料提供一种可能的途径。

技术方案：

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种铁基合金表面制备高熵合金基复合材料改性层所用粉料，其特征在于：通过激光反应合成制备高熵合金基复合材料改性层所用的粉料，该粉料由两部分组成，一部分是高熵合金粉料，另一部分是陶瓷增强相粉料；该高熵合金粉料成分主要由5种纯金属粉末组成，分别为Fe、Co、Cr、Al和Cu，所述的每种纯金属粉末含量占高熵合金粉料总摩尔数的5～35%，陶瓷增强相粉末占粉料总量的1～50Wt%。

形成高熵合金基复合材料改性层所用的陶瓷增强相粉末选用TiB、TiB₂、TiC、WC、Al₂O₃、B₄C、AlN、TiN陶瓷粉末。

所述高熵合金粉料和陶瓷增强相粉料各种粉末的纯度不低于99.9％，且涂层合金粉料的粒度为35～100微米。

涂层合金粉料需在行星式球磨机中球磨或研钵中研磨混合2～5小时。

一种如上所述的铁基合金表面制备高熵合金基复合材料改性层的工艺方法，其特征在于：按权利要求1的比例称量、混合Fe、Co、Cr、Al和Cu金属粉末及陶瓷增强相粉料，混合粉末采用球磨或研磨，然后将混合均匀的粉料置于真空干燥箱中干燥2～8小时，干燥后的合金粉末预置于铁基合金表面，预置合金粉末厚度0.5～1.5mm；利用固体脉冲激光器进行单道次和多道次激光辐照，具体的工艺参数为：电压380V，电流120～190A，光斑直径1.2mm，扫描速度3～5mm/s；采用DLA61300半导体激光器，激光输出功率2kW，激光波长980±10nm，光斑直径3mm，扫描速度为5～40mm/s，大面积激光束扫描搭接率为50%，激光合金化过程保护气氩气流量为10～20L/min，铁单元素基合金基材主元素铁在激光辐照时熔入涂层参与了表面合金化过程，获得高熵合金基复合材料改性层厚度为0.5～1.5mm。

按等摩尔比制备FeCoCrAlCu合金粉末，添加10Wt%TiC粉末，将所配制的粉料经研磨烘干后预置于Q235钢基材表面，预置合金粉末厚度0.5～1.5mm；利用ZQM-SD型500W Nd:YAG固体脉冲激光器进行单道次和多道次辐照，具体的工艺参数为：电压380V，电流120～180A，光斑直径1.2mm，扫描速度3～5mm/s，采用DLA61300半导体激光器，激光输出功率2kW，激光波长980±10nm，光斑直径3mm，扫描速度为5～40mm/s，大面积激光束扫描搭接率为50%，激光合金化过程保护气氩气流量为10～20L/min，获得的高熵合金基复合材料改性层厚度为0.5～1.2mm。

优点及效果：

本发明涉及一种铁单元素基合金基材表面激光合金化制备高熵合金基复合材料改性层所用粉料及工艺方法，具有如下优点：

本发明的粉料作用于铁单元素基合金表面，主要解决现阶段制备的高熵合金粉末中不同种类的金属元素与其基体材料之间在密度、熔点、比热和膨胀系数等热物理性能方面存在较大差异，从而造成改性层材料与基体材料热物理性能不匹配，激光辐照快速熔凝导致改性层开裂及与基体合金材料结合不良等问题，陶瓷增强相的加入可进一步改善高熵合金改性层的性能。

本发明涉及的高熵合金基复合材料粉料及其所制备的激光合金化改性层，避免了传统多元合金凝固过程组织中大量金属间化合物脆性相析出的问题，所制备的复合材料改性层基体为具有简单BCC或FCC结构的固溶体，其上弥散分布着所设计粉末中含有陶瓷增强相。激光合金化法制备的高熵合金基复合材料改性层具有高硬度、耐磨损、耐高温、耐腐蚀等优异的物理化学性能。

附图说明：

图1为FeCoCrAlCu及FeCoCrAlCu+10Wt%TiC合金粉末X-射线衍射谱图，其中，(a)FeCoCrAlCu，(b)FeCoCrAlCu+10Wt%TiC。

图2为球-盘式摩擦磨损试验机工作原理图。

图3为Q235钢表面FeCoCrAlCu激光合金化截面宏观形貌图。

图4为Q235钢表面FeCoCrAlCu+10Wt%TiC激光合金化层截面宏观形貌图。

图5为Q235钢表面FeCoCrAlCu+30Wt%TiC激光合金化层截面宏观形貌图。

图6为Q235钢表面FeCoCrAlCu+50Wt%TiC激光合金化层截面宏观形貌图。

图7为FeCoCrAlCu+10Wt%TiC激光合金化层界面附近EDS元素定性分布线扫描图。

图8为Q235钢表面FeCoCrAlCu+x%TiC（x=0,10,30）激光合金化改性层X-射线衍射谱图。

图9为FeCoCrAlCu激光高熵合金化改性层中部微观组织形貌图。

图10为FeCoCrAlCu+10Wt%TiC激光高熵合金化改性层中部微观组织形貌图。

图11为FeCoCrAlCu+30Wt%TiC激光高熵合金化改性层中部微观组织形貌图。

图12为FeCoCrAlCu+x%TiC（x=0,10,30,50）激光高熵合金化改性层截面硬度分布曲线图。

图13为FeCoCrAlCu激光合金化改性层磨损样品表面磨痕形貌图。

图14为FeCoCrAlCu+10Wt%TiC激光合金化层磨损样品表面磨痕形貌图。

图15为FeCoCrAlCu+30Wt%TiC激光合金化层磨损样品表面磨痕形貌图。

具体实施方式：

将所述的Fe、Co、Cr、Al和Cu五种金属粉末按照一定摩尔比称量，选择陶瓷粉料作为增强相，其中配制高熵合金基复合材料粉料使用的Fe、Co、Cr、Al、Cu金属粉末及陶瓷增强相粉末的纯度不低于99.9％。混合粉末可采用球磨或研钵研磨，混粉时间2～5小时。然后，将混合均匀的粉料置于真空干燥箱中，在一定温度下，干燥2～8小时。

利用数控线切割机将Q235钢基体材料加工成所需用的样品尺寸，基材待激光处理表面依次打磨至600号SiC金相砂纸，而后喷砂，并用酒精或丙酮超声波清洗。

将高熵合金基复合材料粉料采用粘结剂或置散粉方式预置于Q235钢基材表面，预置粉料的厚度为0.5～1.5mm。

采用球-盘式摩擦磨损试验机评价激光合金化层的耐磨性，图2为球-盘式摩擦磨损试验机工作原理示意图。上摩擦副为直径10mm的WC-Co硬质合金球，硬度为17.5GPa。下摩擦副为所制备的高熵合金基复合材料改性层样品，样品尺寸为10mm×10mm×3.8mm，激光合金化处理面为10mm×10mm。样品表面经过不同粒度砂纸打磨后，采用电解抛光方法获得镜面表面，以排除氧化层以及不同的粗糙度对摩擦磨损性能的影响。实验前样品均在酒精中超声清洗10分钟。

摩擦磨损试验均在室温下进行，温度为23±1℃，相对湿度为40±10%。滑动磨损试验参数：法向载荷30N，频率5Hz，位移幅值1mm，磨损时间30min。采用精度为±0.01mg分析天平测定样品的磨损失重，用相对耐磨性评定涂层的耐磨性。相对耐磨性ε可表示为：

$\mathrm{\ϵ}=\frac{\mathrm{\Δ}{W}_1}{\mathrm{\Δ}{W}_2}$

其中，ΔW₁为FeCoCrAlCu高熵合金改性层的累积失重；

ΔW₂为TiC增强FeCoCrAlCu高熵合金基复合材料改性层的累积失重。

以下结合实施例详述本发明，但本发明不局限于下述实施例。

实施例1

Q235钢基材表面FeCoCrAlCu高熵合金改性层的制备。

按等摩尔比配制FeCoCrAlCu合金粉末，采用纯金属粉末配制的粉料经混合研磨烘干后预置于Q235钢基材表面，预置合金粉末厚度0.5～1.5mm。利用ZQM-SD型500W Nd:YAG固体脉冲激光器进行单道次和多道次辐照，具体的工艺参数为：电压380V，电流110～150A，光斑直径1.2mm，扫描速度3～5mm/s。采用DLA61300半导体激光器辐照，激光输出功率2kW，激光波长980±10nm，光斑直径3mm，扫描速度5～40mm/s。大面积激光束扫描搭接率为50%，激光合金化过程保护气氩气流量为10～20L/min，获得的激光合金化层厚度为0.7～1.5mm。

实施例2

Q235钢基材表面FeCoCrAlCu+10Wt%TiC高熵合金基复合材料改性层制备。

按等摩尔比配制FeCoCrAlCu高熵合金粉末，添加粉料10Wt%的TiC粉末。将所配制的粉料混合研磨烘干后预置在Q235钢基材表面，预置合金粉末厚度0.5～1.5mm。用ZQM-SD型500W Nd:YAG固体脉冲激光器进行单道次和多道次的激光辐照处理，具体的工艺参数为：电压380V，电流120～180A，光斑直径1.2mm，扫描速度3～5mm/s。采用DLA61300半导体激光器辐照，激光功率2kW，激光波长980±10nm，光斑直径3mm，扫描速度为5～40mm/s。大面积激光束扫描搭接率为50%，激光合金化过程保护气氩气流量为10～20L/min，获得的激光合金化层厚度为0.7～1.5mm，获得的激光合金化层厚度为0.7～1.2mm。

实施例3

Q235钢基材表面FeCoCrAlCu+30Wt%TiC高熵合金基复合材料改性层制备。

按等摩尔比配制FeCoCrAlCu高熵合金粉末，添加粉料30Wt%的TiC粉末。将所配制的粉料混合研磨烘干后预置在Q235钢基材表面，预置合金粉末厚度0.5～1.5mm。用ZQM-SD型500W Nd:YAG固体脉冲激光器进行单道次和多道次的激光辐照处理，具体的工艺参数为：电压380V，电流120～180A，光斑直径1.2mm，扫描速度3～5mm/s。采用DLA61300半导体激光器辐照，激光功率2kW，激光波长980±10nm，光斑直径3mm，扫描速度为5～40mm/s。大面积激光束扫描搭接率为50%，激光合金化过程保护气氩气流量为10～20L/min，获得的激光合金化层厚度为0.6～1.1mm。

实施例4

Q235钢基材表面FeCoCrAlCu+50Wt%TiC高熵合金基复合材料改性层制备。

按等摩尔比配制FeCoCrAlCu高熵合金粉末，添加粉料50%的TiC粉末。将所配制的粉料混合研磨烘干后预置在Q235钢基材表面，预置合金粉末厚度0.5～1.5mm。用ZQM-SD型500W Nd:YAG固体脉冲激光器进行单道次和多道次的激光辐照处理，具体的工艺参数为：电压380V，电流120～180A，光斑直径1.2mm，扫描速度3～5mm/s。采用DLA61300半导体激光器辐照，激光功率2kW，激光波长980±10nm，光斑直径3mm，扫描速度为5～40mm/s。大面积激光束扫描搭接率为50%，激光合金化过程保护气氩气流量为10～20L/min，获得的激光合金化层厚度为0.5～1.1mm。

高熵合金涂层粉料中除所述的Fe、Co、Cr、Al、Cu外，还可以添加Ni、Mn……等其他金属元素，陶瓷增强相粉料可选用TiB、TiB₂、TiC、WC、Al₂O₃、B₄C、AlN、TiN等陶瓷粉末。

以下结合附图对本发明做进一步的说明。

图1为FeCoCrAlCu及FeCoCrAlCu+10Wt%TiC合金粉末X-射线衍射谱图。分析显示，粉料经研磨未进行激光辐照合金化前，高熵合金基复合材料粉料未发生任何反应。图1中的纵轴为相对强度，横轴为2θ/度。

图2中标注1为法向载荷，2为硬质合金球，3为往复运动方向，4为样品台，5为样品。

图3、图4、图5和图6分别为Q235钢基材表面FeCoCrAlCu+x%TiC（x=0,10,30,50）激光合金化层截面宏观形貌。可以看出，FeCoCrAlCu+x%TiC（x=0,10,30,50）激光合金化层的宏观形貌与其他材料的激光合金化层相似，亦表现为半椭圆形，改性层质量良好，合金化层与Q235钢基材呈良好的冶金结合，且合金化层未出现明显的气孔和开裂现象。

激光合金化层中的元素组成、分布与预置改性层合金粉料、基体材料及周围介质的化学成分及激光辐照工艺参数等因素有关，改性层中化学元素的种类及分布对合金化层的性能有着重要的影响。

激光辐照合金化时，改性层的形成与凝固伴随复杂的表面冶金过程。图7为FeCoCrAlCu+10Wt%TiC激光合金化层界面附近沿AB线EDS元素成分定性分布线扫描图。从图中可以看出，Fe、Co、Cr、Al、Cu、Ti诸元素含量从合金化层—界面—基体发生了明显的变化。在激光辐照过程中涂层合金在极短时间内熔化，改性层粉料和基材中各种元素发生强烈互溶扩散。从成分线扫描图可以观察到各元素在改性层内部整体分布均匀，改性层与基体界面处存在元素互溶过渡区，过渡区的宽度从几微米到几十微米，在界面过渡区高熵合金涂层与基体组成元素的含量呈梯度变化，这表明涂层合金和Q235钢基体元素之间发生了相互融渗和扩散。从成分分布曲线规律来看，合金化层内几种主要元素分布基本均匀，表明改性层粉料与基体之间合金化过程比较充分，改性层与基体材料间结合牢固。

图8为Q235钢基体上FeCoCrAlCu+xWt%TiC（x=0,10,30）激光合金化改性层X-射线衍射谱，（图8中的纵轴为相对强度，横轴为2θ/度。）从图中可以看出，FeCoCrAlCu高熵合金改性层具有简单BCC固溶体结构，这说明激光快速凝固有利于抑制多组元高熵合金改性层中金属间化合物的析出，促进合金化层固溶体相结构的形核。加入TiC增强相后，两种合金化改性层的基体组织仍是简单的BCC结构，而改性层X-射线衍射谱中其他的衍射峰均对应为TiC，说明TiC的加入并没有对原高熵合金改性层基体相结构造成影响。在激光合金化过程中，TiC颗粒并未与涂层中其它金属元素形成复杂的碳化物或金属间化合物。随着TiC加入量的增多，TiC衍射峰强度逐渐增强，从而形成了TiC颗粒增强FeCoCrAlCu高熵合金基复合材料合金化层，这种改性层具有更加优异的耐磨性能，适合应用于不受冲击，耐磨性能要求高的场合。

图9、图10和图11分别为Q235钢基材表面FeCoCrAlCu+x%TiC（x=0,10,30）激光合金化改性层中部微观组织形貌图。从图中可以看出，当TiC的加入量为0时（图9所示），FeCoCrAlCu激光合金化层的微观组织为典型的枝晶组织；当粉料中加入TiC增强相时（图10所示），激光合金化层形成了以TiC为增强相的高熵合金基复合材料改性层，而复合材料的基体相仍为BCC结构高熵合金。随着TiC含量的增加，改性层组织中TiC增强相颗粒逐渐明显，数量越来越多。同时，TiC增强相组织形态逐渐由颗粒状向细小枝晶态转变。如图11所示，由于TiC含量增多，改性层微观组织中形成了一些枝晶态的TiC颗粒，改性层内原有的FeCoCrAlCu高熵合金基体枝晶组织越来越模糊。研究表明，FeCoCrAlCu+10Wt%TiC改性层组织（图10所示）较FeCoCrAlCu改性层组织（图9所示）细化，说明控制TiC增强相的加入量，可达到细化高熵合金基复合材料固溶体基体组织的目的，从而进一步改善涂层材料的性能。

图12为FeCoCrAlCu+x%TiC（x=0,10,30,50）高熵合金改性层截面显微硬度分布曲线，采用显微硬度计沿深度方向对激光合金化层以适当间隔作维氏显微硬度测试，载荷200g，加载时间10s。经测量，FeCoCrAlCu合金化层的平均显微硬度为720HV，FeCoCrAlCu+xWt%TiC（x=10,30,50）高熵合金基复合材料改性层的平均硬度为950～1000Hv，TiC增强FeCoCrAlCu高熵合金基复合材料改性层较FeCoCrAlCu合金改性层硬度高200HV以上。随着TiC含量的增加，增强相强化效果更加明显，硬度逐渐增高。说明本发明制备的TiC增强FeCoCrAlCu高熵合金基复合材料改性层的硬度明显高于FeCoCrAlCu高熵合金改性层，进一步改善了合金涂层的性能。图12中的纵轴为显微硬度值HV，横轴为距表面距离/μm。

图13、图14和图15分别为FeCoCrAlCu+x%TiC（x=0,10,30）激光合金化改性层磨损样品表面磨痕形貌。从图13中可以看出，表面磨痕存在部分脱落和塑性粘着现象，形成犁沟状磨痕，样品部分表面比较平整。分析发现FeCoCrAlCu高熵合金改性层的磨损机制主要为粘着磨损和磨粒磨损。对FeCoCrAlCu高熵合金改性层的磨损表面进行成分分析发现，在磨损过程中，摩擦表面在相互作用的过程中发生塑性变形，上摩擦副材料会粘着在FeCoCrAlCu高熵合金改性层表面。随着磨损的进行，样品表面剥落的磨屑会进一步起到磨粒作用，在滑动磨损过程中参与表面的微切削。

从图14、15中可以看出，TiC增强FeCoCrAlCu高熵合金基复合材料改性层与FeCoCrAlCu合金改性层样品表面磨痕不同，加入TiC后，可以观察到样品表面生成了一层附着的氧化膜，表面氧化膜主要为上摩擦副受摩擦热作用粘附形成的，而含TiC增强相的高熵合金复合材料改性层表面仍可见TiC颗粒的存在，说明增强相TiC与FeCoCrAlCu高熵合金固溶体基体结合良好。

研究表明，TiC增强FeCoCrAlCu高熵合金基复合材料改性层在磨损过程表面的裂纹扩展受到TiC颗粒增强相的阻碍，表现出比原有FeCoCrAlCu改性层更佳的耐磨性，并且随磨损进行，由于受到法向应力和切向应力的作用，TiC增强相颗粒暴露在摩擦表面成为微凸体，其硬度很高，且与高熵合金固溶体基体结合紧密，故而可阻止摩擦副与材料表面间的接触，减少了材料的磨损，因而可进一步提高改性层的耐磨性。

表1为FeCoCrAlCu+x%TiC（x=10,30,50）激光合金化改性层相对耐磨性。三种TiC增强FeCoCrAlCu高熵合金基复合材料改性层均具有较好的耐磨性，随着TiC含量的增加，TiC增强高熵合金基复合材料改性层的磨损量逐渐减少，相对耐磨性提高，说明TiC的加入可进一步提高高熵合金改性层的耐磨性能。

表1FeCoCrAlCu+x%TiC（x=10，30，50）激光合金化改性层相对耐磨性

Claims (6)

1.一种铁基合金表面制备高熵合金基复合材料改性层用粉料，其特征在于：该复合材料应用于铁基合金基材表面，通过激光反应合成制备高熵合金基复合材料改性层所用的粉料，该粉料由两部分组成，一部分是高熵合金粉料，另一部分是陶瓷增强相粉料；该高熵合金粉料成分主要由5种纯金属粉末组成，分别为Fe、Co、Cr、Al和Cu，所述的每种纯金属粉末含量占高熵合金粉料总摩尔数的5～35%，陶瓷增强相粉末相占粉料总量的1～50Wt%。

2.根据权利要求1所述的铁基合金表面制备高熵合金基复合材料改性层用粉料，其特征在于：形成高熵合金基复合材料改性层所用陶瓷增强相粉末选用TiB、TiB₂、TiC、WC、Al₂O₃、B₄C、AlN、TiN陶瓷粉末。

3.根据权利要求1或2所述的铁基合金表面制备高熵合金基复合材料改性层用粉料，其特征在于：所述高熵合金粉料和陶瓷增强相粉料各种粉末的纯度不低于99.9％，且涂层合金粉料的粒度为35～100微米。

4.根据权利要求1所述的铁基合金表面制备高熵合金基复合材料改性层用粉料，其特征在于：所配制的合金涂层粉料需在行星式球磨机中球磨或研钵中研磨混合2～5小时。

5.一种如权利要求1所述的铁基合金表面高熵合金基复合材料改性层的制备方法，其特征在于：按权利要求1的比例称量、混合Fe、Co、Cr、Al和Cu金属粉末及陶瓷增强相粉料，混合粉末采用球磨或研磨，然后将混合均匀的粉料置于真空干燥箱中干燥2～8小时，干燥后的合金粉末预置于铁基合金基材表面，预置合金粉末厚度0.5～1.5mm；利用固体脉冲激光器进行单道次和多道次激光辐照，具体的工艺参数为：电压380V，电流120～190A，光斑直径1.2mm，扫描速度3～5mm/s；采用DLA61300半导体激光器，激光输出功率2kW，激光波长980±10nm，光斑直径3mm，扫描速度为5～40mm/s，大面积激光束扫描搭接率为50%，激光合金化过程保护气氩气流量为10～20L/min，铁单元素基合金基材主元素铁在激光辐照时熔入涂层参与了表面合金化过程，获得高熵合金基复合材料改性层厚度为0.5～1.5mm。

6.根据权利要求5所述的铁基合金表面高熵合金基复合材料改性层的制备方法，其特征在于：按等摩尔比制备FeCoCrAlCu合金粉末，添加10～50Wt%陶瓷增强相粉末，将所配制的粉料经研磨烘干后预置于Q235钢基材表面，预置合金粉末厚度0.5～1.5mm；利用ZQM-SD型500W Nd:YAG固体脉冲激光器进行单道次和多道次辐照，具体的工艺参数为：电压380V，电流120～180A，光斑直径1.2mm，扫描速度3～5mm/s，采用DLA61300半导体激光器，激光输出功率2kW，激光波长980±10nm，光斑直径3mm，扫描速度为5～40mm/s，大面积激光束扫描搭接率为50%，激光合金化过程保护气氩气流量为10～20L/min，获得的高熵合金基复合材料改性层厚度为0.5～1.2mm。