CN109868405B - 高熵合金CoCrFeMnNi及其雾化制粉法制取工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高熵合金CoCrFeMnNi及其雾化制粉法制取工艺，制取工艺的步骤为：(1)将等物质的量的Fe、Co、Ni、Cr和Mn元素单质小块用中频感应炉熔炼得到CoCrFeMnNi合金棒料；(2)将所述CoCrFeMnNi合金棒料用电极感应熔化气体雾化法制得CoCrFeMnNi高熵合金粉末；最终制得的高熵合金CoCrFeMnNi无显微偏析；平均粒度为36μm；粒度范围为15‑53μm；整体形貌圆润；呈现单一FCC相，球形度无明显粘连粉末。本发明的工艺简单，产品性能优良，解决了现有技术制备的高熵合金CoCrFeMnNi混杂不匀、有显微偏析、颗粒较大、粒度偏差较大、球形度有部分粘连粉末等问题。

Description

高熵合金CoCrFeMnNi及其雾化制粉法制取工艺

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，涉及一种高熵合金CoCrFeMnNi及其雾化制粉法制取工艺，具体地说是涉及一种混杂均匀、无显微偏析且颗粒细小的高熵合金CoCrFeMnNi及其电极感应熔化气体雾化法制取工艺。

背景技术

高熵合金又名“多主元高熵合金”，通常是由五种或五种以上的金属或非金属元素组成，各元素成分等摩尔比或接近等摩尔比，经过熔炼或其它方法制备所得，区别于传统合金，高熵合金各组元的元素含量均比较大。近等摩尔比使得高熵合金的混合熵远大于传统合金，相组成一般为简单的固溶体。高熵合金没有单个合金元素占主导地位，而是几个主元共同作用，使合金表现出“四大效应”：高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应以及鸡尾酒效应。大量的固溶元素阻碍了晶体中位错的移动，对合金起到固溶强化的效果，同时晶格畸变效应和缓慢扩散效应使得合金中析出弥散的纳米结构相，这对位错起到强烈的钉扎作用，进一步提高合金的力学性能。若合金中析出非晶质，由于非晶态合金中没有位错运动现象，导致合金滑移变形更加困难，结果必然使合金的强度增大。这些因素共同作用使得高熵合金表现出高硬度、高强度等优良的力学性能。同时，高熵合金作为新型的合金系，因其具有高强度、高硬度、高耐磨性、抗高温氧化、耐腐蚀性等一系列优越的性能具有广泛的应用前景。

机械合金化是一种非平衡态下的粉末固态合金化技术，是指金属或合金粉末颗粒在高能球磨机中通过与磨球及球罐长时间相互作用，使其经受反复的变形、冷焊、破碎、细化，交替形成含不同原始元素混合物的高度变形粒子层，并不断暴露新鲜表面，在粉末颗粒中原子相互扩散或发生固态反应，达到元素间原子级合金化的复杂物理化学过程。虽然机械合金化法已经制备了多种高熵合金：如CoCrFeMnNi、AlCrCuFeTiZn，但是得到的合金粉体粒度较大，约为75μm左右，且有研究表明机械合金化法存在球磨时间长、颗粒球形度差、所制粉体易受污染等缺点。

电弧熔炼是指利用电极和坩埚两极间电弧放电产生的高温作为金属熔化热源，之后在坩埚内冷凝成型的工艺过程。由于高熵合金含有多种元素组分，且不同于传统合金，各元素成分等摩尔比或接近等摩尔比，这也导致其对于熔炼时金属液的均匀成都有较高的要求。对于电弧熔炼法，由于其是电弧单热源，金属液搅动主要依靠温度对流、表面张力、电弧力等的复合作用，搅动程度较小，因此在进行高熵合金制备时，往往需要进行多次反复的倒转熔炼，并事后对高熵合金棒料进行均匀化处理，步骤繁琐且制备周期较长。

目前常用的制粉方法有破碎法、理化法以及雾化法。破碎法和理化法制备的粉末形状一般为多边形、角形或者树枝形，如要使其转变为球形粉末，需要进行额外的球化处理，工艺复杂且耗时；雾化法可以直接制备得到球形粉末，是目前球形粉末制备的首选方法。

雾化法制粉时利用外力(如高压水流冲击、高压气流冲击或离心力作用)将金属液破碎，碎化的金属液滴在表面张力作力下团聚为球状继而冷却凝固成为球形粉体。目前，具有代表性的雾化制粉技术有二流雾化法、电极感应熔化气体雾化法(EIGA)和等离子旋转电极雾化法(Plasma Rotating Electrode Process,PREP)。二流雾化法又分为真空浇铸气雾化、真空无坩埚气雾化、普通气雾化以及水雾化工艺，但由于二流雾化法氧含量较高，不予考虑，而对于EIGA法以及PREP法，其最大优点是避免了传统的坩埚熔炼工艺掺入的非金属杂质，能够保证熔炼金属的纯净度，其中PREP法制备的合金粉末平均粒度一般在150μm左右，生产成本较高，EIGA法制备的粉末平均粒度小于100μm，且粉末收得率较高。

高熵合金作为新型的合金系，具有高强度、高硬度、高耐磨性、抗高温氧化、耐腐蚀性等一系列优越的性能，具有混杂均匀、无显微偏析且颗粒细小的高性能高熵合金粉末在增材制造和焊接材料等应用方面具有重要的应用前景，其优良品质性能直接有力提升增材制造和焊接零部件的冶金质量、综合性能和成本竞争力。然而，现有技术的高熵合金CoCrFeMnNi粉末形成球形粉末粒度的最小值约在75μm左右，球形度有部分粘连粉末，导致金属粉末性能不稳定。

综上所述，如何采用电极感应熔化气体雾化法制得混杂均匀、无显微偏析、颗粒细小的高熵合金CoCrFeMnNi成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术高熵合金CoCrFeMnNi混杂不匀、有显微偏析、颗粒较大等问题，提供一种高熵合金CoCrFeMnNi及其雾化制粉法制取工艺，具体地说是一种混杂均匀、无显微偏析且颗粒细小的高熵合金CoCrFeMnNi及其电极感应熔化气体雾化法制取工艺。

本发明先通过采用中频感应炉熔炼得到满足高熵效应的高熵合金棒材，再用电极感应熔化气雾化制粉法对棒材实施加工，来获得微杂质的高效优异性能高熵合金。

频率在150-10000Hz范围内的感应炉称为中频感应炉，中频感应炉是适用于冶炼优质钢与合金的特种冶炼设备，具有熔化速度快、生产效率高、适应性强、使用灵活、电磁搅拌效果好、启动操作方便、钢液被炉渣覆盖(减少大气对钢液的污染)等优点。中频感应炉的成套设备包括：电源及电器控制部分、炉体部分、传动装置及水冷系统。本发明的中频感应炉熔炼高熵合金棒材后，不需要再进行反复熔炼以及均匀化处理，可以简化熔炼步骤，利于工业化生产。

高熵合金含有多种元素组分，且不同于传统合金，各元素成分等摩尔比或接近等摩尔比，这导致其对于熔炼时金属液的均匀成都有较高的要求，利用中频感应炉熔炼时，熔炼时被金属液内部涡电流带动产生电磁力搅动效果，搅动程度较大，能较好地将高熵合金金属液搅拌均匀，得到的高熵合金成分均匀，无显微偏析。

电极感应熔化气雾化制粉(electrode introduction melting gasatomization,EIGA)是一种不引入非金属夹杂物的超洁净气体雾化制粉技术，兼具气雾化生产效率高、产量大、粉末粒度十分细小等特点，其雾化过程是通过超高频感应线圈加热合金棒材，形成直径大小连续可控的合金液流，合金液流在非限制式喷嘴(无陶瓷导流管)的作用下，被高压高速气体破碎雾化，从而制得超洁净的合金粉末。在EIGA制粉技术中，合金的整个熔化过程不接触坩埚以及导流嘴等耐火材料，主要靠超高频感应熔化来控制。EIGA雾化制粉能够通过超高频感应线圈加热金属棒料，融化的金属液体在真空的保护下，不与坩埚接触，金属液连续垂直穿过喷嘴往下流，通过紧耦合喷嘴由高压气流将金属液体雾化破碎成大量细小的液滴，细小的液滴在飞行中凝固成颗粒。粉末气体混合物通过输送管送至旋风分离器中，在此处粗粉、细粉与雾化气体进行分离，不同粒度的金属粉末被分别收集在不同密封容器中。经过此分级步骤后，粉末粒度范围得到有效控制，可以得到粒度更小、粒度偏差更小的粉末。

为达到上述目的，本发明采用的方案如下：

高熵合金CoCrFeMnNi，高熵合金CoCrFeMnNi混杂均匀，无显微偏析；颗粒细小，平均粒度为36μm；粒度偏差小，粒度范围为15-53μm；整体形貌圆润。

作为优选的方案：

如上所述的高熵合金CoCrFeMnNi，所述高熵合金CoCrFeMnNi呈现单一FCC相，球形度无明显粘连粉末。现有技术的高熵合金CoCrFeMnNi的流动性<22s，本发明的高熵合金CoCrFeMnNi的流动性可达到小于现有技术的水平。

本发明还提供了如上所述的高熵合金CoCrFeMnNi的雾化制粉法制取工艺，包括以下步骤：

(1)将等物质的量的Fe、Co、Ni、Cr和Mn元素单质小块用中频感应炉熔炼得到CoCrFeMnNi合金棒料；

(2)将所述CoCrFeMnNi合金棒料用电极感应熔化气体雾化法制得CoCrFeMnNi高熵合金粉末。

用中频感应炉熔炼的具体过程如下：

1.水路调试：打开红色旋钮，使水循环系统正常运行；按下主水泵按钮使水流出，同时打开流水泵；接着打开各个分水泵旋钮(除了“中频电源柜”旋钮)；

2.前期准备：对中频感应炉坩埚及周围隔热层进行检查确保坩埚表面无裂纹内部无杂物，隔热层完好，并将等物质的量的Fe、Co、Ni、Cr、Mn元素单质小块按照熔点由低到高依次轻放入坩埚内部，并对浇铸用棒料模具内壁进行打磨清理，确保光滑；

3.中频感应炉的调试：

3.1.泵机检查作业：在中频感应炉内装炉等一些前期准备工作到位后；开启水冷循环系统；打开电源柜门，将柜内上排电控开关闭合；按在电源系统箱上的“控制电路合”按钮；工作人员将炉盖手动地移到中频感应炉炉口正上方；按“液压启动”；通过操作液压手柄“下”开关，将炉盖下落到位；

3.2.感应炉熔炼：确定各水冷循环水路畅通；下压柜内主电源空气开关，会有咔擦声响，再上提手柄，合到位；按“逆变电路合”，这样感应线圈就已送电；根据工艺要求，通过手动调节“功率调节”旋钮控制功率；当炉料熔化成液态后，熔炼升温过程中可以通过炉顶测温度装置对熔体温度进行检测；根据熔炼工艺技术要求，在熔炼过程中可以通过料盒进行小合金料的添加，添加程序为：首先将“功率调节”调到最小；其次操作下料斗手柄，将下料斗旋至下料位置；接着操作料盒手柄，将预装在料盒内的小合金按照工艺顺序逐步加入坩埚内；最后调节“功率调节”，重新启动感应熔炼；当熔炼温度达到工艺要求，则熔炼结束；将“功率调节”旋钮调到最小；按“逆变电路分”；按“液压启动”；通过操作液压手柄“右”开关，对熔体坩埚进行旋转倾倒，浇铸入棒料模具；当浇铸后的合金温度符合开炉条件，则进行开炉操作；开启炉顶液压装置，将炉盖顶起，并旋开；将前炉门打开，取出熔铸得到的FeCoNiCrMn高熵合金棒料，则试验结束；按“主电路分”，按“控制电路分”；将柜内主电源空气开关下拉，断电；整个作业全部结束。

EIGA雾化制粉的过程为：首先将高熵合金棒料加工成带锥角的电极棒，然后将电极棒悬挂在感应线圈上方，并保证电极棒中轴线处于线圈中心位置，待电极棒通过线圈感应熔化后，液滴顺着锥角部分自由落入线圈下方的雾化喷盘系统，在高速惰性气流下被粉碎成细小液滴，冷却凝固成固态粉末颗粒，控制电极棒缓慢旋转并以一定的速率下降，使雾化制粉过程持续进行，最后对雾化制得粉末进行振动筛分和气流分级，得到FeCoNiCrMn高熵合金粉末。

作为优选的方案：

如上所述的雾化制粉法制取工艺，所述Fe、Co、Ni、Cr和Mn元素单质小块各自的纯度≥99.99％。

如上所述的雾化制粉法制取工艺，所述用中频感应炉熔炼的参数为：以7kW/5min的速度缓慢提升感应炉熔炼功率，使熔炼功率达到44kW，熔炼时间不小于2小时。

如上所述的雾化制粉法制取工艺，所述单质小块熔炼时按照熔点由低到高的顺序依次将Mn、Co、Fe、Ni和Cr元素单质小块轻放入坩埚内部，单质小块熔炼时按此顺序加料有利于各组分充分混合，进而制得混杂均匀、无显微偏析、颗粒较小的高熵合金CoCrFeMnNi，主要原因是中频感应熔炼过程中底部最先加热，先放入的低熔点金属单质更易熔化形成液相，将加速其他高熔点单质的熔化，有利于电磁力对液态金属的搅拌作用，降低铸态棒料的显微偏析；所述电极感应熔化气体雾化法中的雾化喷盘采用环缝式喷盘。

如上所述的雾化制粉法制取工艺，所述电极感应熔化气体雾化法中的雾化气体采用99.999％超高纯Ar气，如纯度达不到该要求，可能会在制粉过程中引入杂质。

如上所述的雾化制粉法制取工艺，所述电极感应熔化气体雾化法中的熔炼温度保持在1550℃至1600℃之间，保温温度保持在1350℃至1400℃之间，精炼时间为5-10min。

如上所述的雾化制粉法制取工艺，进一步地，将所述CoCrFeMnNi高熵合金粉末进行气流分级或振动筛分，得到CoCrFeMnNi高熵合金粉末。

如上所述的雾化制粉法制取工艺，所述单质小块经切割和清洗预处理；所述切割为采用砂轮切割机加工出所需重量的单质小块，切割的单质小块的尺寸以能够放入中频熔炼炉坩埚为标准，切割时将单质小块切割为尽可能大的小块并用电子天平称量其质量，切割后对各元素单质小块进行细微打磨，使各元素在物质的量上相等；所述清洗为将所切割的单质浸入丙酮溶液并附加超声振动180秒，以去除单质表面油污。

有益效果：

(1)本发明的产品球形度好，纯度高，低氧含量，成分均匀，粒度小，粒度偏差小；

(2)本发明使用感应熔炼法，利用电磁感应加热原理来对高熵合金进行熔炼，金属液内部涡电流带动产生电磁力搅动效果，搅动程度较大，能较好地将高熵合金金属液搅拌均匀，得到的高熵合金成分均匀，无显微偏析，不需要再进行反复熔炼以及均匀化处理；使用EIGA雾化制粉法，使材料雾化时不与空气及坩埚发生接触，避免材料二次污染，提高了粉末的纯净度；所得粉末粒度小，粒度偏差小，球形度好，低氧含量；

(3)本发明在工艺流程上易于操作和控制，适用于工业化生产。

附图说明

图1为CoCrFeMnNi合金棒料的XRD图谱；

图2为CoCrFeMnNi合金棒料的SEM和EDS图谱，图中左上为试样表面电镜图，右上为试样表面Co元素分布图，左中为试样表面Cr元素分布图，右中为试样表面Fe元素分布图，左下为试样表面Mn元素分布图，右下为试样表面Ni元素分布图；

图3为EIGA雾化制粉技术示意图；

图4为CoCrFeMnNi高熵合金粉末的SEM图谱；

图5为CoCrFeMnNi高熵合金粉末的SEM和EDS图谱，图中右上角插图是化学成分含量结果，左下角是对应的元素谱线图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

高熵合金CoCrFeMnNi的雾化制粉法制取工艺，步骤如下：

(1)对Fe、Co、Ni、Cr和Mn元素单质小块进行切割和清洗预处理，切割为采用砂轮切割机加工出所需重量的单质小块，具体为：以中频感应炉坩埚直径Φ60mm为标准，利用圆台锯、手工锯、线切割等方式将各组分原材料切割为尽可能大的小块，并利用电子天平进行称量，随后对各元素单质小块进行轻微打磨以对其质量进行微调以满足各元素在物质的量上相等，最终切割得到的各单质小块的质量为：Fe单质111.6905g，Co单质117.8666g，Ni单质117.3866g，Cr单质103.9225g，Mn单质109.8813g；清洗为将所切割的单质浸入丙酮溶液并附加28Hz超声振动180秒，以去除单质表面油污；

(2)将等物质的量的Fe、Co、Ni、Cr和Mn元素单质小块(即分别为单质铁棒、金属钴板、金属镍板、金属铬块、电解锰片)用中频感应炉熔炼得到CoCrFeMnNi合金棒料，Fe、Co、Ni、Cr和Mn元素单质小块各自的纯度都为99.99％，熔炼前对中频感应炉坩埚及周围隔热层进行检查确保坩埚表面无裂纹内部无杂物，隔热层完好，同时对浇铸用棒料模具内壁进行打磨清理，确保光滑；熔炼时按照熔点由低到高的顺序依次将Mn、Co、Fe、Ni和Cr元素单质小块轻放入坩埚内部，用中频感应炉熔炼的参数为：以7kW/5min的速度缓缓提升感应炉熔炼功率达到以7kW/5min的速度缓慢提升感应炉熔炼功率，使熔炼功率达到44kW，熔炼时间2小时；熔炼后将熔体自然冷却至室温后取出；

从高熵合金棒料上用圆台锯切割一小块，利用金相镶嵌机配合胶木粉制备为金试样，并用砂纸与研磨膏进行抛光，利用X射线衍射试验仪对上述试样进行XRD(X射线衍射试验)检测，得到的图谱如图1所示，该图共显示3个峰，分别对应FCC晶体的三个晶面：(111)、(200)、(220)，从图中可以看出CoCrFeMnNi合金棒料为标准铸态高熵合金，呈fcc单相；利用扫描电子显微镜(SEM)附属的能谱仪(EDS)对上述试样进行EDS检测，得到的图谱如图2所示，从图中可以看出Fe、Co、Ni、Cr、Mn各元素均匀等量分布，此棒料确为高熵合金棒料，无微观偏析；

(3)将CoCrFeMnNi合金棒料用电极感应熔化气体雾化法制得CoCrFeMnNi高熵合金粉末，雾化前依照如图3所示的EIGA雾化制粉技术示意图搭建相关实验设备，并将CoCrFeMnNi合金棒料通过车床加工出锥角角度为90°的锥角；雾化时电极感应熔化气体雾化法中的雾化喷盘采用环缝式喷盘，雾化气体采用99.999％超高纯Ar气，熔炼温度保持在1550℃，保温温度保持在1350℃，精炼时间为5min；

(4)将CoCrFeMnNi高熵合金粉末进行气流分级，得到CoCrFeMnNi高熵合金粉末。

最终制得的CoCrFeMnNi高熵合金粉末混杂均匀，无显微偏析；颗粒细小，平均粒度为36μm；粒度偏差小，粒度范围为15-53μm；整体形貌圆润；呈现单一FCC相，球形度无明显粘连粉末。利用扫描电子显微镜(SEM)对CoCrFeMnNi高熵合金粉末进行观测，得到的图谱如图4所示，经过统计，经由EIGA雾化制粉制得的高熵合金粉末粒度范围为15-53μm，平均粒度为36μm，整体形貌较为圆润，粉末球形度比较好，无明显粘连，利用扫描电子显微镜(SEM)附属的能谱仪(EDS)对CoCrFeMnNi高熵合金粉末进行了分析以测定其成分，得到的图谱如图5所示，此高熵合金粉末主要成分为Fe、Co、Ni、Cr、Mn，各元素在物质的量上基本一致，与高熵合金棒料成分(图2)一致，确为CoCrFeMnNi高熵合金粉末。

实施例2

高熵合金CoCrFeMnNi的雾化制粉法制取工艺，步骤如下：

(1)对Fe、Co、Ni、Cr和Mn元素单质小块进行切割和清洗预处理，切割为采用砂轮切割机加工出所需重量的单质小块，清洗为将所切割的单质浸入丙酮溶液并附加超声振动180秒，以去除单质表面油污；

(2)将等物质的量的Fe、Co、Ni、Cr和Mn元素单质小块用中频感应炉熔炼得到CoCrFeMnNi合金棒料，Fe、Co、Ni、Cr和Mn元素单质小块各自的纯度都为99.999％，用中频感应炉熔炼的参数为：以7kW/5min的速度缓慢提升感应炉熔炼功率，使熔炼功率达到44kW，熔炼时间2.2小时，单质小块熔炼时按照熔点由低到高的顺序依次将Mn、Co、Fe、Ni和Cr元素单质小块轻放入坩埚内部；

(3)将CoCrFeMnNi合金棒料用电极感应熔化气体雾化法制得CoCrFeMnNi高熵合金粉末，电极感应熔化气体雾化法中的雾化喷盘采用环缝式喷盘，雾化气体采用99.999％超高纯Ar气，熔炼温度保持在1560℃，保温温度保持在1360℃，精炼时间为6min；

(4)将CoCrFeMnNi高熵合金粉末进行振动筛分，得到CoCrFeMnNi高熵合金粉末。

最终制得的CoCrFeMnNi高熵合金粉末混杂均匀，无显微偏析；颗粒细小，平均粒度为36μm；粒度偏差小，粒度范围为15-35μm；整体形貌圆润；呈现单一FCC相，球形度无明显粘连粉末。

实施例3

高熵合金CoCrFeMnNi的雾化制粉法制取工艺，步骤如下：

(1)对Fe、Co、Ni、Cr和Mn元素单质小块进行切割和清洗预处理，切割为采用砂轮切割机加工出所需重量的单质小块，清洗为将所切割的单质浸入丙酮溶液并附加超声振动180秒，以去除单质表面油污；

(2)将等物质的量的Fe、Co、Ni、Cr和Mn元素单质小块用中频感应炉熔炼得到CoCrFeMnNi合金棒料，Fe、Co、Ni、Cr和Mn元素单质小块各自的纯度都为99.992％，用中频感应炉熔炼的参数为：以7kW/5min的速度缓慢提升感应炉熔炼功率，使熔炼功率达到44kW，熔炼时间2.3小时，单质小块熔炼时按照熔点由低到高的顺序依次将Mn、Co、Fe、Ni和Cr元素单质小块轻放入坩埚内部；

(3)将CoCrFeMnNi合金棒料用电极感应熔化气体雾化法制得CoCrFeMnNi高熵合金粉末，电极感应熔化气体雾化法中的雾化喷盘采用环缝式喷盘，雾化气体采用99.999％超高纯Ar气，熔炼温度保持在1575℃，保温温度保持在1375℃，精炼时间为7min；

(4)将CoCrFeMnNi高熵合金粉末进行气流分级，得到CoCrFeMnNi高熵合金粉末。

最终制得的CoCrFeMnNi高熵合金粉末混杂均匀，无显微偏析；颗粒细小，平均粒度为36μm；粒度偏差小，粒度范围为18-37μm；整体形貌圆润；呈现单一FCC相，球形度无明显粘连粉末。

实施例4

高熵合金CoCrFeMnNi的雾化制粉法制取工艺，步骤如下：

(1)对Fe、Co、Ni、Cr和Mn元素单质小块进行切割和清洗预处理，切割为采用砂轮切割机加工出所需重量的单质小块，清洗为将所切割的单质浸入丙酮溶液并附加超声振动180秒，以去除单质表面油污；

(2)将等物质的量的Fe、Co、Ni、Cr和Mn元素单质小块用中频感应炉熔炼得到CoCrFeMnNi合金棒料，Fe、Co、Ni、Cr和Mn元素单质小块各自的纯度分别为99.990％、99.993％、99.995％、99.998％和99.999％，用中频感应炉熔炼的参数为：以7kW/5min的速度缓慢提升感应炉熔炼功率，使熔炼功率达到44kW，熔炼时间2.1小时，单质小块熔炼时按照熔点由低到高的顺序依次将Mn、Co、Fe、Ni和Cr元素单质小块轻放入坩埚内部；

(3)将CoCrFeMnNi合金棒料用电极感应熔化气体雾化法制得CoCrFeMnNi高熵合金粉末，电极感应熔化气体雾化法中的雾化喷盘采用环缝式喷盘，雾化气体采用99.999％超高纯Ar气，熔炼温度保持在1580℃，保温温度保持在1380℃，精炼时间为8min；

(4)将CoCrFeMnNi高熵合金粉末进行振动筛分，得到CoCrFeMnNi高熵合金粉末。

最终制得的CoCrFeMnNi高熵合金粉末混杂均匀，无显微偏析；颗粒细小，平均粒度为36μm；粒度偏差小，粒度范围为19-41μm；整体形貌圆润；呈现单一FCC相，球形度无明显粘连粉末。

实施例5

高熵合金CoCrFeMnNi的雾化制粉法制取工艺，步骤如下：

(1)对Fe、Co、Ni、Cr和Mn元素单质小块进行切割和清洗预处理，切割为采用砂轮切割机加工出所需重量的单质小块，清洗为将所切割的单质浸入丙酮溶液并附加超声振动180秒，以去除单质表面油污；

(2)将等物质的量的Fe、Co、Ni、Cr和Mn元素单质小块用中频感应炉熔炼得到CoCrFeMnNi合金棒料，Fe、Co、Ni、Cr和Mn元素单质小块各自的纯度分别为99.999％、99.992％、99.991％、99.990％和99.995％，用中频感应炉熔炼的参数为：以7kW/5min的速度缓慢提升感应炉熔炼功率，使熔炼功率达到44kW，熔炼时间2.5小时，单质小块熔炼时按照熔点由低到高的顺序依次将Mn、Co、Fe、Ni和Cr元素单质小块轻放入坩埚内部；

(3)将CoCrFeMnNi合金棒料用电极感应熔化气体雾化法制得CoCrFeMnNi高熵合金粉末，电极感应熔化气体雾化法中的雾化喷盘采用环缝式喷盘，雾化气体采用99.999％超高纯Ar气，熔炼温度保持在1589℃，保温温度保持在1388℃，精炼时间为9min；

(4)将CoCrFeMnNi高熵合金粉末进行气流分级，得到CoCrFeMnNi高熵合金粉末。

最终制得的CoCrFeMnNi高熵合金粉末混杂均匀，无显微偏析；颗粒细小，平均粒度为36μm；粒度偏差小，粒度范围为20-42μm；整体形貌圆润；呈现单一FCC相，球形度无明显粘连粉末。

实施例6

高熵合金CoCrFeMnNi的雾化制粉法制取工艺，步骤如下：

(1)对Fe、Co、Ni、Cr和Mn元素单质小块进行切割和清洗预处理，切割为采用砂轮切割机加工出所需重量的单质小块，清洗为将所切割的单质浸入丙酮溶液并附加超声振动180秒，以去除单质表面油污；

(2)将等物质的量的Fe、Co、Ni、Cr和Mn元素单质小块用中频感应炉熔炼得到CoCrFeMnNi合金棒料，Fe、Co、Ni、Cr和Mn元素单质小块各自的纯度分别为99.995％、99.994％、99.993％、99.998％和99.999％，用中频感应炉熔炼的参数为：以7kW/5min的速度缓慢提升感应炉熔炼功率，使熔炼功率达到44kW，熔炼时间2.3小时，单质小块熔炼时按照熔点由低到高的顺序依次将Mn、Co、Fe、Ni和Cr元素单质小块轻放入坩埚内部；

(3)将CoCrFeMnNi合金棒料用电极感应熔化气体雾化法制得CoCrFeMnNi高熵合金粉末，电极感应熔化气体雾化法中的雾化喷盘采用环缝式喷盘，雾化气体采用99.999％超高纯Ar气，熔炼温度保持在1595℃，保温温度保持在1395℃，精炼时间为9.5min；

(4)将CoCrFeMnNi高熵合金粉末进行振动筛分，得到CoCrFeMnNi高熵合金粉末。

最终制得的CoCrFeMnNi高熵合金粉末混杂均匀，无显微偏析；颗粒细小，平均粒度为36μm；粒度偏差小，粒度范围为21-51μm；整体形貌圆润；呈现单一FCC相，球形度无明显粘连粉末。

实施例7

高熵合金CoCrFeMnNi的雾化制粉法制取工艺，步骤如下：

(1)对Fe、Co、Ni、Cr和Mn元素单质小块进行切割和清洗预处理，切割为采用砂轮切割机加工出所需重量的单质小块，清洗为将所切割的单质浸入丙酮溶液并附加超声振动180秒，以去除单质表面油污；

(2)将等物质的量的Fe、Co、Ni、Cr和Mn元素单质小块用中频感应炉熔炼得到CoCrFeMnNi合金棒料，Fe、Co、Ni、Cr和Mn元素单质小块各自的纯度都为99.995％，用中频感应炉熔炼的参数为：以7kW/5min的速度缓慢提升感应炉熔炼功率，使熔炼功率达到44kW，熔炼时间2.5小时，单质小块熔炼时按照熔点由低到高的顺序依次将Mn、Co、Fe、Ni和Cr元素单质小块轻放入坩埚内部；

(3)将CoCrFeMnNi合金棒料用电极感应熔化气体雾化法制得CoCrFeMnNi高熵合金粉末，电极感应熔化气体雾化法中的雾化喷盘采用环缝式喷盘，雾化气体采用99.999％超高纯Ar气，熔炼温度保持在1600℃，保温温度保持在1400℃，精炼时间为10min；

(4)将CoCrFeMnNi高熵合金粉末进行气流分级，得到CoCrFeMnNi高熵合金粉末。

最终制得的CoCrFeMnNi高熵合金粉末混杂均匀，无显微偏析；颗粒细小，平均粒度为36μm；粒度偏差小，粒度范围为22-43μm；整体形貌圆润；呈现单一FCC相，球形度无明显粘连粉末。

Claims (8)

1.高熵合金CoCrFeMnNi的雾化制粉法制取工艺，其特征是，包括以下步骤：

(1)将等物质的量的Fe、Co、Ni、Cr和Mn元素单质小块用中频感应炉熔炼得到CoCrFeMnNi合金棒料；所述单质小块经切割和清洗预处理；所述单质小块熔炼时按照熔点由低到高的顺序依次将Mn、Co、Fe、Ni和Cr元素单质小块轻放入坩埚内部；所述用中频感应炉熔炼的参数为：以7kW/5min的速度缓慢提升感应炉熔炼功率，使熔炼功率达到44kW，熔炼时间不小于2小时；

(2)将所述CoCrFeMnNi合金棒料用电极感应熔化气体雾化法制得CoCrFeMnNi高熵合金粉末；所述电极感应熔化气体雾化法中的熔炼温度保持在1550℃至1600℃之间，保温温度保持在1350℃至1400℃之间，精炼时间为5-10min。

2.根据权利要求1所述的雾化制粉法制取工艺，其特征在于，所述Fe、Co、Ni、Cr和Mn元素单质小块各自的纯度≥99.99％。

3.根据权利要求1所述的雾化制粉法制取工艺，其特征在于，所述电极感应熔化气体雾化法中的雾化喷盘采用环缝式喷盘。

4.根据权利要求1所述的雾化制粉法制取工艺，其特征在于，所述电极感应熔化气体雾化法中的雾化气体采用99.999％超高纯Ar气。

5.根据权利要求1所述的雾化制粉法制取工艺，其特征在于，进一步地，将所述CoCrFeMnNi高熵合金粉末进行气流分级或振动筛分，得到CoCrFeMnNi高熵合金粉末。

6.根据权利要求1所述的雾化制粉法制取工艺，其特征在于，所述切割为采用砂轮切割机加工出所需重量的单质小块；所述清洗为将所切割的单质浸入丙酮溶液并附加超声振动180秒。

7.根据权利要求1所述的雾化制粉法制取工艺，其特征是：高熵合金CoCrFeMnNi无显微偏析；平均粒度为36μm；粒度范围为15-53μm；整体形貌圆润。

8.根据权利要求7所述的雾化制粉法制取工艺，其特征在于，所述高熵合金CoCrFeMnNi呈现单一FCC相，球形度无明显粘连粉末。

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