CN109797391A - 一种风电轴承用低稀释率FeCrCoNiMoTi高熵合金粉末及其熔覆层的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种风电轴承用低稀释率FeCrCoNiMoTi高熵合金粉末及其熔覆层的制备方法，高熵合金粉末，由Fe、Ni、Cr、Mo、Co和Ti元素粉末组成，Fe、Ni、Cr、Mo、Co和Ti之间为等摩尔比。在进行激光熔覆时，选用基体材料为42CrMo钢，工艺参数为：激光功率为1000～1500KW，光斑直径为3～6mm，扫描速度为5～10mm/s，离焦量为0mm，保护气体气体流量为15～25L/min。本发明降低熔敷层稀释率，提高材料硬度和耐磨性。

Description

一种风电轴承用低稀释率FeCrCoNiMoTi高熵合金粉末及其熔 覆层的制备方法

技术领域

本发明属于合金技术领域，更加具体地说，涉及一种风电轴承用低稀释率FeCrCoNiMoTi高熵合金熔覆层及其制备方法。

背景技术

为了降低生产成本，采用激光熔覆技术在传统金属材料上制备出具有特殊性能的涂层。高熵合金(HEA)具有特殊的性能，如高强度、高硬度、高耐腐蚀性、高耐磨性、良好的抗软化性能。然而，高熵合金中一些合金元素的价格通常很高。此外，传统的生产方法，如铸造技术，不适合制造这些合金。因此，激光熔覆技术是制备高熵合金的重要方法。用激光熔覆技术制备的高熵合金涂层具有较高的稀释率。基体的稀释效应会改变涂层中元素的含量，从而影响涂层的组织和性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种完全由FeCrCoNiMoTi元素组成的激光熔覆用高熵合金粉末及熔覆层制备方法，降低熔敷层稀释率，提高材料硬度和耐磨性，获得一种低稀释率FeCrCoNiMoTi高熵合金熔覆层的制备方法。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

风电轴承用低稀释率FeCrCoNiMoTi高熵合金粉末，由Fe、Ni、Cr、Mo、Co和Ti元素粉末组成，即合金粉末组成表示为FeCrCoNiMoTi，所述Fe、Ni、Cr、Mo、Co和Ti之间为等摩尔比。

在进行制备时，首先按照各自元素的摩尔比进行配比计算，采用电子称称取各种元素的粉末，在研钵中研磨半小时使其混合均匀。选用各个组分均为纯度大于等于99％的粉末，粒径为100—500目，优选200—300目。

利用上述高熵合金粉末制备熔覆层及其制备方法，按照下述步骤进行：

步骤1，在高熵合金粉末和乙醇混合物中，按照质量百分数由92～95％的合金粉末与5～8％的乙醇组成；在混合后，形成糊状或膏状，以便于在基体材料表面继续涂覆，经涂覆后在基体材料表面形成预制层；

步骤2，在进行激光熔覆时，选用基体材料为42CrMo钢，工艺参数为：激光功率为1000～1500KW，光斑直径为3～6mm，扫描速度为5～10mm/s，离焦量为0mm，保护气体气体流量为15～25L/min

而且，在步骤1中，预制层厚度为1～2mm。

而且，在步骤2中，在进行激光熔覆时工艺参数优选为：激光功率为1200～1400KW，光斑直径为3～5mm，扫描速度为6～10mm/s，离焦量为0mm，保护气体采用氩气或氦气，气体流量为18～20L/min。

本发明的技术方案采用激光熔覆技术实现FeCrCoNiMoTi高熵合金涂层的制备，获得一种低稀释率FeCrCoNiMoTi高熵合金熔覆层的制备方法。采用材料为GCr15钢的干摩擦磨损设备，磨损球直径50mm，宽10mm，载荷49N，转速200r/min，磨损时间2h进行摩擦磨损试验，经测试，本发明合金粉末中，1)熔覆层的稀释率在10-20％之间变化；2)硬度平均值在500-600HV；3)干摩擦磨损：质量损失为3-6mg。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

使用的基体材料42CrMo钢的化学成份如下表所示：

使用的各个金属粉末为分析纯，纯度≥99.5％，购自天津光复精细化工研究所。

实施例一:

1)在进行制备时，首先按照各自元素的摩尔比进行配比计算，采用电子称称取各种元素的粉末，在研钵中研磨半小时使其混合均匀。其中选用各个组分均为纯度99％的粉末，粒径为200目。

2)其中所述乙醇选用分析纯的无水乙醇，在高熵合金粉末和乙醇混合物中，按照质量百分数由92％的合金粉末与8％的乙醇组成。在混合后，形成糊状或膏状，以便于在基体材料表面继续涂覆，经涂覆后在基体材料表面形成预制层，所述预制层厚度为2mm。

3)在进行激光熔覆时，选用基体材料为42CrMo钢，工艺参数为：激光功率为1200KW，光斑直径为3mm，扫描速度为6mm/s，离焦量为0mm，保护气体采用氩气或氦气，气体流量为19L/min；

4)采用材料为GCr15钢的干摩擦磨损设备，磨损球直径50mm，宽10mm，载荷49N，转速200r/min，磨损时间2h进行摩擦磨损试验。

经过测了熔覆层的稀释率15％。熔覆层硬度值为600HV；干摩擦磨损质量损失为5mg。

实施例二:

1)在进行制备时，首先按照各自元素的摩尔比进行配比计算，采用电子称称取各种元素的粉末，在研钵中研磨半小时使其混合均匀。其中选用各个组分均为纯度为99.5％的粉末，粒径为200～300目。

2)其中所述乙醇选用分析纯的无水乙醇，在高熵合金粉末和乙醇混合物中，按照质量百分数由94％的合金粉末与7％的乙醇组成。在混合后，形成糊状或膏状，以便于在基体材料表面继续涂覆，经涂覆后在基体材料表面形成预制层，所述预制层厚度为1mm。

3)在进行激光熔覆时，选用基体材料为42CrMo钢，工艺参数为：激光功率为1300KW，光斑直径为4mm，扫描速度为10mm/s，离焦量为0mm，保护气体采用氩气或氦气，气体流量为20L/min；

4)采用材料为GCr15钢的干摩擦磨损设备，磨损球直径50mm，宽10mm，载荷49N，转速200r/min，磨损时间2h进行摩擦磨损试。

经过测了熔覆层的稀释率20％。熔覆层硬度值为500HV；干摩擦磨损质量损失为3mg。

实施例三:

1)在进行制备时，首先按照各自元素的摩尔比进行配比计算，采用电子称称取各种元素的粉末，在研钵中研磨半小时使其混合均匀。其中选用各个组分均为纯度为99.5％的粉末，粒径为300目。

2)其中所述乙醇选用分析纯的无水乙醇，在高熵合金粉末和乙醇混合物中，按照质量百分数由95％的合金粉末与8％的乙醇组成。在混合后，形成糊状或膏状，以便于在基体材料表面继续涂覆，经涂覆后在基体材料表面形成预制层，所述预制层厚度为1mm。

3)在进行激光熔覆时，选用基体材料为42CrMo钢，工艺参数为：激光功率为1400KW，光斑直径为5mm，扫描速度为8mm/s，离焦量为0mm，保护气体采用氩气或氦气，气体流量为20L/min；

4)采用材料为GCr15钢的干摩擦磨损设备，磨损球直径50mm，宽10mm，载荷49N，转速200r/min，磨损时间2h进行摩擦磨损试

经过测了熔覆层的稀释率15％。熔覆层硬度值为550HV；干摩擦磨损质量损失为6mg。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.风电轴承用低稀释率FeCrCoNiMoTi高熵合金粉末，其特征在于，由Fe、Ni、Cr、Mo、Co和Ti元素粉末组成，即合金粉末组成表示为FeCrCoNiMoTi，所述Fe、Ni、Cr、Mo、Co和Ti之间为等摩尔比。

2.根据权利要求1所述的风电轴承用低稀释率FeCrCoNiMoTi高熵合金粉末，其特征在于，选用各个组分均为纯度大于等于99％的粉末，粒径为100—500目，优选200—300目。

3.利用高熵合金粉末制备熔覆层的方法，其特征在于，按照下述步骤进行：

步骤1，在高熵合金粉末和乙醇混合物中，按照质量百分数由92～95％的合金粉末与5～8％的乙醇组成；在混合后，形成糊状或膏状，以便于在基体材料表面继续涂覆，经涂覆后在基体材料表面形成预制层；

步骤2，在进行激光熔覆时，选用基体材料为42CrMo钢，工艺参数为：激光功率为1000～1500KW，光斑直径为3～6mm，扫描速度为5～10mm/s，离焦量为0mm，保护气体气体流量为15～25L/min。

4.根据权利要求3所述的利用高熵合金粉末制备熔覆层的方法，其特征在于，在步骤1中，预制层厚度为1～2mm。

5.根据权利要求3所述的利用高熵合金粉末制备熔覆层的方法，其特征在于，在步骤2中，在进行激光熔覆时工艺参数优选为：激光功率为1200～1400KW，光斑直径为3～5mm，扫描速度为6～10mm/s，离焦量为0mm，保护气体采用氩气或氦气，气体流量为18～20L/min。