CN110295363A - 一种AlCoCrFeMnNi高熵合金粉末及其熔覆层的制备方法 - Google Patents

一种AlCoCrFeMnNi高熵合金粉末及其熔覆层的制备方法 Download PDF

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CN110295363A CN201910443138.1A CN201910443138A CN110295363A CN 110295363 A CN110295363 A CN 110295363A CN 201910443138 A CN201910443138 A CN 201910443138A CN 110295363 A CN110295363 A CN 110295363A
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杨文奇
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Abstract

本发明提出一种AlCoCrFeMnNi高熵合金粉末及其熔覆层的制备方法。CoCrFeMnNi合金粉末和Al粉按等摩尔比称重配制；将配制的合金粉末、不锈钢球、无水乙醇加入球磨罐中，进行球磨处理；取出球磨罐放入烘箱烘干，得到无水分的AlCoCrFeMnNi高熵合金粉末。采用AlCoCrFeMnNi合金粉末和粘结剂为原料制备用于熔覆的粉末长条，将该粉末条放置在工件表面进行预制熔覆；或者将AlCoCrFeMnNi合金粉末送入微束等离子弧中进行喷焊熔覆，经过微束等离子弧焰流高温熔化，熔覆与基体形成冶金结合，冷却凝固形成综合性能优良的再制造修复层。本发明制备熔覆层的成本低，可以多场合、多工况实施，经济性强。

Description

一种AlCoCrFeMnNi高熵合金粉末及其熔覆层的制备方法
技术领域
本发明涉及高熵合金粉末、熔覆层的制备技术及一种新型修复再制造涂层。它是以机械合金化制备高熵合金粉末，以一种热输入较小、适应性强的微束等离子弧熔覆工艺制备修复层的方法，得到一种稀释率小，致密、无裂纹和气孔等缺陷，具有耐磨、耐腐蚀、抗高温氧化性能的AlCoCrFeMnNi高熵合金熔覆层。
背景技术
随着航空、航天、电子、通信等技术发展，对材料的性能提出越来越高的要求，一般合金性能在一定程度上已经不能满足人们的要求。高熵合金是近年来出现的新型合金之一，其它由5种或5种以上元素以等摩尔比或近等摩尔比配比，合金的性能由多个组元的共同作用决定，组织主要由单一的体心立方(BCC)、面心立方(FCC)或者密排六方(HCP)固溶体相构成，热稳定性高，具有高的强度、硬度，优良的耐磨性、耐蚀性、耐低温性、抗高温氧化性及耐回火软化等多种优异性能。高熵合金的高熵效应能明显地降低系统的自由能，降低了形成金属间化合物形成的趋势，抑制其他复杂相的形成，从而促进元素间混合形成简单固溶体结构。
目前，高熵合金的研究多数采用真空电弧炉熔炼等方法制备块体材料，制备的块体尺寸受到限制，也容易出现各种缺陷；除此之外，高熵合金中需要大量较贵重的金属，电弧熔炼制备高熵合金致使生产成本较高，难以推广应用。因此，在零部件表面制备合金涂层可以发挥巨大的作用。所以，采用不同工艺开发高熵合金表面涂层技术及其应用具有很大的意义。
目前，高熵合金涂层制备有多种工艺方法。其中，采用激光熔覆制备熔覆层具有一定的局限，设备成本高、效率低，制备的熔覆层稀释率高；磁控溅射和物理气相沉积技术制备的涂层薄，仅作为功能涂层，在工程领域有一定限制，而且效率低，耗材多、设备昂贵、存在缺陷等一系列问题限制了其工业化应用。与其他制备技术相比，微束等离子弧熔覆适应性强，同样可以制备厚度大于1mm的涂层，工艺过程简单、热效率高、设备成本低，涂层与基体冶金结合，连接强度高，稀释率小，涂层组织均匀细小，综合性能良好，更有利用于工程修复再制造领域的应用。但是，目前没有学者采用该工艺制备高熵合金熔覆层。CoCrFeMnNi系是一种重要的高熵合金体系，具有简单的面心立方FCC固溶体结构，具有良好的抗高温软化性能、锻造特性以及低温屈服强度等，也可用于较高温度下的工况环境及表面涂层修复等领域。然而，CoCrFeMnNi高熵合金却显示出较低的强度。研究表明，Al的原子半径比较大，容易导致涂层产生晶格畸变，有利于形成非晶相结构；随着Al含量的增加，引起晶格畸变效应越强烈，固溶强化效应越明显，强度和硬度明显提高，并且晶格常数也增大； Al元素是促BCC相形成元素，适量添加可以改变固溶体相组成，形成BCC相，从而提高涂层的硬度和耐磨损性能；Al元素易于钝化而具有很好的耐腐蚀性能，是因为Al元素特别活泼，在Al的表面极易发生钝化而形成致密的氧化铝保护膜，阻止了合金内部与环境的接触，从而使内部不受腐蚀，Al元素的加入很可能改善高熵合金的耐腐蚀性能。Al元素在高温下可以形成致密的氧化膜Al2O3，因此可以提高熔覆层的抗高温氧化性能。因此，改善 CoCrFeMnNi高熵合金涂层的硬度、耐磨、耐腐蚀和抗高温氧化性能，制备AlCoCrFeMnNi 合金熔覆层在修复再制造涂层领域具有很大的应用前景。
微束等离子熔覆制备的高熵合金熔覆层成型质量好、稀释率低、具有优异的耐磨、耐腐蚀和耐高温氧化性能，同时该工艺适应性强、效率高、成本低等一系列特点。因此，本发明采用微束等离子熔覆工艺方法，以AlCoCrFeMnNi高熵合金为研究对象，制备AlCoCrFeMnNi 高熵合金涂层，从而促进高熵合金涂层在工程修复再制造领域的推广。
发明内容
本发明提出一种AlCoCrFeMnNi高熵合金粉末及其熔覆层的制备方法。
具体技术方案如下：
一种AlCoCrFeMnNi高熵合金粉末；以CoCrFeMnNi合金粉末和Al粉末为原料，采用机械合金化球磨工艺制备高熵合金粉末AlCoCrFeMnNi。
所述CoCrFeMnNi合金粉末和Al粉按等摩尔比称重配制；将配制的合金粉末、不锈钢球、无水乙醇按质量比(0.9～1.1):(1.9～2.2):(1.2～1.5)配制加入球磨罐中，设置球磨时间4～8h 和正反转交替时间1～2h，进行球磨处理；取出球磨罐放入烘箱，设置烘箱温度100～150℃和烘干2～4h，得到无水分的AlCoCrFeMnNi高熵合金粉末。
本发明的AlCoCrFeMnNi高熵合金粉末熔覆层的制备方法；采用AlCoCrFeMnNi合金粉末和粘结剂为原料制备用于熔覆的粉末长条，将该粉末条放置在工件表面进行预制熔覆；或者将AlCoCrFeMnNi合金粉末送入微束等离子弧中进行喷焊熔覆，经过微束等离子弧焰流高温熔化，熔覆与基体形成冶金结合，冷却凝固形成综合性能优良的再制造修复层。
本发明AlCoCrFeMnNi高熵合金粉末熔覆层的制备方法，采用预制熔覆步骤包括：
1)：将AlCoCrFeMnNi合金粉末放入烘箱中，设置烘干温度100～150℃和时间2～4h，得到无水分的原始粉末；
2)：将烘干的高熵合金粉末与粘结剂按照30g:0.90～1.10ml的比例在研钵中均匀混合，以形成胶状粉末，然后放入模具中，压制获得粉末条；
3)：将预制好的粉末条放在烘箱中100～150℃下2～4h处理，烘干后取出；
4)：将工件或基板表面用角磨机清理干净，并用砂纸打磨，经过超声40～60HZ下5～10min 清洗后，采用等离子水、酒精清洗，放置在烘箱中60～80℃下烘干1～2h；
5)：将工件或基板放置在卡具上固定，防止变形，并将预制的粉末长条放置在工件基板表面，采用微束等离子熔覆设备，进行设备预热，熔覆电流、电压、熔覆速度、等离子气及保护气(氩气)压力流量设置、喷枪高度调节，最后将喷枪中心及试样进行对中，经过微束等离子熔覆工艺在基体上制备高熵合金熔覆层。
其中，所述的微束等离子熔覆工艺参数为：熔覆电流10-50A，电压10-50V，熔覆速度 0.5-10mm·s-1，等离子气输出压力0.2-0.6MPa，等离子气流量8～10L·min-1，保护气输出压力0.2-0.4MPa，保护气流量10-20L·min-1，喷枪距基板距离为2-10mm。
本发明AlCoCrFeMnNi高熵合金粉末熔覆层的制备方法，采用喷焊熔覆工艺制备熔覆层的方法，步骤包括：
1)：将AlCoCrFeMnNi粉末放入烘箱中，设置烘干温度100～150℃和时间2～4h，得到无水分的原始粉末；
2)：将工件或基板表面用角磨机清理干净，并用砂纸打磨，经过超声40～60HZ下5～10min 清洗后，采用等离子水、酒精清洗，放置在烘箱中60～80℃下烘干1～2h；
3)：将AlCoCrFeMnNi高熵合金粉末倒入送粉器中，采用惰性气氛(氩气或氮气)送粉，设置送粉气体流量2-10L·min-1和送粉速率5-50g·min-1。
4)：用卡具将基板固定，打开熔覆设备，进行设备预热，设置熔覆电流、电压、熔覆速度、等离子气、等离子气及保护气(氩气)压力流量设置、喷枪高度，送粉气流量及速率，将喷枪中心及试样进行对中后将粉末通过送粉器送入等离子弧中进行喷焊熔覆；
5)：经过电弧的高温作用，合金粉末熔化、冶金结合、凝固后熔覆在基体上形成成型良好的合金熔覆层。
其中，所述的微束等离子喷焊熔覆工艺参数为：熔覆电流10-50A，电压10-50V，熔覆速度0.5-10mm·s-1，等离子气输出压力0.2-0.6MPa，等离子气流量8～10L·min-1，保护气输出压力0.2-0.4MPa，保护气流量10-20L·min-1，喷枪距基板距离为2-10mm，送粉气为氩气或氮气，气体流量2-10L·min-1，送粉速率5-50g·min-1。
本发明高熵合金熔覆层的优点：(1)制备的涂层稀释率在10％以内，熔覆层致密、无裂纹和气孔等缺陷，综合性能良好，提高了恶劣工况下的工件寿命。(2)制备的AlCoCrFeMnNi高熵合金涂层厚度大于1mm，具有树枝晶结构，由FCC相和BCC相构成，具有较高的高温稳定性。(3)合金熔覆层在表面形成了致密的Cr2O3和Al2O3氧化膜，提高了合金熔覆层的抗高温氧化性能。(4)制备熔覆层的成本低，可以多场合、多工况实施，经济性强。
附图说明
图1为本发明预制熔覆制备的熔覆层金相组织形貌图。
图2为本发明喷焊熔覆制备的熔覆层金相组织形貌图。
图3为本发明熔覆层的扫描形貌图，可以看出熔覆层为典型的树枝晶结构。
图4为本发明熔覆层的XRD图谱，熔覆层为FCC和BCC两相。
图5为本发明熔覆层的显微硬度曲线图。
图6为本发明熔覆层的磨损形貌图，磨损机制为磨粒磨损和粘着磨损。
图7为本发明熔覆层的电化学腐蚀曲线图。
图8为本发明熔覆层900℃下氧化动力学曲线图。
图9为本发明熔覆层高温氧化后氧化膜的SEM形貌图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
本发明采用机械合金化球磨工艺制备AlCoCrFeMnNi高熵合金粉末的步骤包括：
1)将CoCrFeMnNi合金粉末和Al粉按等摩尔比称重配制。
2)将合金粉末、不锈钢球、无水乙醇按质量比1.0:2.0:1.3的比例配制加入球磨罐中，球磨时间8h，1h后正反转交替进行。
3)将球磨罐放入烘箱，设置120℃温度烘干4小时，得到AlCoCrFeMnNi高熵合金粉末。
实例1：
本实施例为采用10A熔覆电流，进行预制熔覆制备高熵合金熔覆层；
1)：称取30g制备的AlCoCrFeMnNi合金粉末放入烘箱中，设置烘干温度100℃和时间 4h，得到无水分的原始粉末；
2)：将烘干的高熵合金粉末与PVA粘结剂按照30g:0.9ml的比例在研钵中均匀混合，以形成胶状粉末，然后放入50×4×1.5mm的模具槽中，压制获得粉末条；
3)：将预制好的粉末条放在烘箱中120℃下4h处理，烘干后取出；
4)：将200×100×2mm的工件或基板表面用角磨机清理干净，然后依次用80#、120#、 240#、400#、800#、1200#的SiC砂纸打磨干净，经过超声60HZ下5min清洗后，采用等离子水、酒精清洗，放置在烘箱中60℃下烘干2h；
5)：将工件或基板放置在卡具上固定，防止变形，并将预制的粉末长条放置在工件基板表面，打开福尼斯微束等离子弧焊设备，进行设备预热，设置熔覆电流10A，电压10V，熔覆速度0.5mm·s-1，等离子气输出压力0.6MPa，等离子气流量10L·min-1，保护气输出压力0.2MPa，保护气流量20L·min-1，喷枪距基板距离为2mm。最后将喷枪中心及试样进行对中，经过微束等离子熔覆工艺在基体表面形成了成型良好无明显宏观缺陷的熔覆层。
如图1所示为熔覆层的形貌，(a)为熔覆层截面形貌，可以看出稀释率较小；(b)为熔覆层上部组织形貌。如图3为熔覆层的扫描形貌图，可以看出熔覆层为典型的树枝晶结构。如图4为熔覆层的XRD图谱，熔覆层为单一的FCC相，具有较好的相稳定性。如图5为熔覆层的显微硬度曲线图。如图6为熔覆层的磨损形貌图，磨损机制为磨粒磨损和粘着磨损。图9为熔覆层高温氧化后氧化膜的SEM形貌图。
实例2：
本实施例为采用30A熔覆电流，进行预制熔覆制备高熵合金熔覆层；
1)：称取30g制备的AlCoCrFeMnNi合金粉末放入烘箱中，设置烘干温度150℃和时间 2h，得到无水分的原始粉末；
2)：将烘干的高熵合金粉末与PVA粘结剂按照30g:1.1ml的比例在研钵中均匀混合，以形成胶状粉末，然后放入60×5×1.5mm的模具槽中，压制获得粉末条；
3)：将预制好的粉末条放在烘箱中100℃下3h处理，烘干后取出；
4)：将200×100×2mm的工件或基板表面用角磨机清理干净，然后依次用80#、120#、 240#、400#、800#、1200#的SiC砂纸打磨干净，经过超声40HZ下10min清洗后，采用等离子水、酒精清洗，放置在烘箱中70℃下烘干1.5h；
5)：将工件或基板放置在卡具上固定，防止变形，并将预制的粉末长条放置在工件基板表面，打开福尼斯微束等离子弧焊设备，进行设备预热，设置熔覆电流30A，电压50V，熔覆速度5.0mm·s-1，等离子气输出压力0.4MPa，等离子气流量9L·min-1，保护气输出压力0.3MPa，保护气流量15L·min-1，喷枪距基板距离为6mm。最后将喷枪中心及试样进行对中，经过微束等离子熔覆工艺在基体表面形成了成型良好无明显宏观缺陷的熔覆层。
实例3：
本实施例为采用50A熔覆电流，进行预制熔覆制备高熵合金熔覆层；
1)：称取30g制备的AlCoCrFeMnNi合金粉末放入烘箱中，设置烘干温度120℃和时间 3h，得到无水分的原始粉末；
2)：将烘干的高熵合金粉末与PVA粘结剂按照30g:1.0ml的比例在研钵中均匀混合，以形成胶状粉末，然后放入50×4×2.0mm的模具槽中，压制获得粉末条；
3)：将预制好的粉末条放在烘箱中80℃下2h处理，烘干后取出；
4)：将200×100×2mm的工件或基板表面用角磨机清理干净，然后依次用80#、120#、 240#、400#、800#、1200#的SiC砂纸打磨干净，经过超声50HZ下8min清洗后，采用等离子水、酒精清洗，放置在烘箱中80℃下烘干1h；
5)：将工件或基板放置在卡具上固定，防止变形，并将预制的粉末长条放置在工件基板表面，打开福尼斯微束等离子弧焊设备，进行设备预热，设置熔覆电流50A，电压30V，熔覆速度10.0mm·s-1，等离子气输出压力0.2MPa，等离子气流量8L·min-1，保护气输出压力0.4MPa，保护气流量10L·min-1，喷枪距基板距离为10mm。最后将喷枪中心及试样进行对中，经过微束等离子熔覆工艺在基体表面形成了成型良好无明显宏观缺陷的熔覆层。
实例4：
本实施例为采用20A熔覆电流，进行预制熔覆制备高熵合金熔覆层；
1)：称取30g制备的AlCoCrFeMnNi合金粉末放入烘箱中，设置烘干温度120℃和时间 4h，得到无水分的原始粉末；
2)：将烘干的高熵合金粉末与PVA粘结剂按照30g:0.90ml的比例在研钵中均匀混合，以形成胶状粉末，然后放入50×5×2.0mm的模具槽中，压制获得粉末条；
3)：将预制好的粉末条放在烘箱中100℃下2h处理，烘干后取出；
4)：将200×100×2mm的工件或基板表面用角磨机清理干净，然后依次用80#、120#、 240#、400#、800#、1200#的SiC砂纸打磨干净，经过超声40HZ下8min清洗后，采用等离子水、酒精清洗，放置在烘箱中70℃下烘干1h；
5)：将工件或基板放置在卡具上固定，防止变形，并将预制的粉末长条放置在工件基板表面，打开福尼斯微束等离子弧焊设备，进行设备预热，设置熔覆电流25A，电压20V，熔覆速度4.0mm·s-1，等离子气输出压力0.4MPa，等离子气流量10L·min-1，保护气输出压力0.3MPa，保护气流量15L·min-1，喷枪距基板距离为5mm。最后将喷枪中心及试样进行对中，经过微束等离子熔覆工艺在基体表面形成了成型良好无明显宏观缺陷的熔覆层。
实例5：
本实施例为采用10A熔覆电流，进行喷焊熔覆制备高熵合金熔覆层。
1)：称取100g制备的AlCoCrFeMnNi粉末放入烘箱中，设置烘干温度100℃和时间4h，得到无水分的原始粉末；
2)：将200×100×2mm的工件或基板表面用角磨机清理干净，然后依次用80#、120#、 240#、400#、800#、1200#的SiC砂纸打磨干净，经过超声50HZ下8min清洗后，采用等离子水、酒精清洗，放置在烘箱中60℃下烘干2h；
3)：将AlCoCrFeMnNi高熵合金粉末倒入送粉器中，采用惰性气氛(氩气或氮气)送粉，设置送粉气体流量2L·min-1和送粉速率5g·min-1。
4)：用卡具将基板固定，打开福尼斯微束等离子弧焊设备，进行设备预热，设置熔熔覆电流10A，电压30V，熔覆速度0.5mm·s-1，等离子气输出压力0.2MPa，等离子气流量10L·min-1，保护气输出压力0.2MPa，保护气流量20L·min-1，喷枪距基板距离为2mm，送粉气为氩气或氮气，气体流量2L·min-1，送粉速率5g·min-1，将喷枪中心及试样进行对中后，将粉末通过送粉器送入等离子弧中进行喷焊熔覆；
5)：经过电弧的高温作用，合金粉末熔化、冶金结合、凝固后熔覆在基体表面形成了成型良好无明显宏观缺陷的熔覆层。
如图2所示，(a)为熔覆层截面形貌，(b)为熔覆层整体宏观形貌。如图7为熔覆层的电化学腐蚀曲线图，熔覆层的耐腐蚀性能比304不锈钢强。如图8为熔覆层900℃下氧化动力学曲线图。
实例6：
本实施例为采用30A熔覆电流，进行喷焊熔覆制备高熵合金熔覆层。
1)：称取100g制备的AlCoCrFeMnNi粉末放入烘箱中，设置烘干温度150℃和时间2h，得到无水分的原始粉末；
2)：将200×100×2mm的工件或基板表面用角磨机清理干净，然后依次用80#、120#、 240#、400#、800#、1200#的SiC砂纸打磨干净，经过超声40HZ下10min清洗后，采用等离子水、酒精清洗，放置在烘箱中80℃下烘干1h；
3)：将AlCoCrFeMnNi高熵合金粉末倒入送粉器中，采用惰性气氛(氩气或氮气)送粉，设置送粉气体流量6L·min-1和送粉速率30g·min-1。
4)：用卡具将基板固定，打开福尼斯微束等离子弧焊设备，进行设备预热，设置熔熔覆电流30A，电压10V，熔覆速度5.0mm·s-1，等离子气输出压力0.4MPa，等离子气流量9L·min-1，保护气输出压力0.3MPa，保护气流量15L·min-1，喷枪距基板距离为6mm，送粉气为氩气或氮气，气体流量6L·min-1，送粉速率30g·min-1，将喷枪中心及试样进行对中后，将粉末通过送粉器送入等离子弧中进行喷焊熔覆；
5)：经过电弧的高温作用，合金粉末熔化、冶金结合、凝固后熔覆在基体表面形成了成型良好无明显宏观缺陷的熔覆层。
实例7：
本实施例为采用50A熔覆电流，进行喷焊熔覆制备高熵合金熔覆层。
1)：称取100g制备的AlCoCrFeMnNi粉末放入烘箱中，设置烘干温度120℃和时间3h，得到无水分的原始粉末；
2)：将200×100×2mm的工件或基板表面用角磨机清理干净，然后依次用80#、120#、 240#、400#、800#、1200#的SiC砂纸打磨干净，经过超声60HZ下5min清洗后，采用等离子水、酒精清洗，放置在烘箱中70℃下烘干1.5h；
3)：将AlCoCrFeMnNi高熵合金粉末倒入送粉器中，采用惰性气氛(氩气或氮气)送粉，设置送粉气体流量10L·min-1和送粉速率50g·min-1。
4)：用卡具将基板固定，打开福尼斯微束等离子弧焊设备，进行设备预热，设置熔熔覆电流50A，电压50V，熔覆速度10mm·s-1，等离子气输出压力0.6MPa，等离子气流量 8L·min-1，保护气输出压力0.4MPa，保护气流量10L·min-1，喷枪距基板距离为10mm，送粉气为氩气或氮气，气体流量10L·min-1，送粉速率50g·min-1，将喷枪中心及试样进行对中后，将粉末通过送粉器送入等离子弧中进行喷焊熔覆；
5)：经过电弧的高温作用，合金粉末熔化、冶金结合、凝固后熔覆在基体表面形成了成型良好无明显宏观缺陷的熔覆层。
实例8：
本实施例为采用35A熔覆电流，进行喷焊熔覆制备高熵合金熔覆层。
1)：称取100g制备的AlCoCrFeMnNi粉末放入烘箱中，设置烘干温度120℃和时间3h，得到无水分的原始粉末；
2)：将200×100×2mm的工件或基板表面用角磨机清理干净，然后依次用80#、120#、 240#、400#、800#、1200#的SiC砂纸打磨干净，经过超声50HZ下5min清洗后，采用等离子水、酒精清洗，放置在烘箱中60℃下烘干2h；
3)：将AlCoCrFeMnNi高熵合金粉末倒入送粉器中，采用惰性气氛(氩气或氮气)送粉，设置送粉气体流量5L·min-1和送粉速率20g·min-1。
4)：用卡具将基板固定，打开福尼斯微束等离子弧焊设备，进行设备预热，设置熔熔覆电流35A，电压20V，熔覆速度4.0mm·s-1，等离子气输出压力0.3MPa，等离子气流量10L·min-1，保护气输出压力0.4MPa，保护气流量12L·min-1，喷枪距基板距离为5mm，送粉气为氩气或氮气，气体流量5L·min-1，送粉速率20g·min-1，将喷枪中心及试样进行对中后，将粉末通过送粉器送入等离子弧中进行喷焊熔覆；
5)：经过电弧的高温作用，合金粉末熔化、冶金结合、凝固后熔覆在基体表面形成了成型良好无明显宏观缺陷的熔覆层。
实例9：
称取不同系列的高熵合金合金粉末，采用发明内容中所述设置的工艺参数范围内的合适搭配，进行上述熔覆实验实例操作，在基板表面形成成型良好无明显宏观缺陷的熔覆层。
本发明还可有其他多种实施例，在不背离发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明制作出各种相应的改变和变形，但这些都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种AlCoCrFeMnNi高熵合金粉末；以CoCrFeMnNi合金粉末和Al粉末为原料，采用机械合金化球磨工艺制备高熵合金粉末AlCoCrFeMnNi。
2.权利要求1所述的AlCoCrFeMnNi高熵合金粉末制备方法权利要求1的，其特征是CoCrFeMnNi合金粉末和Al粉按等摩尔比称重配制；将配制的合金粉末、不锈钢球、无水乙醇按质量比(0.9～1.1):(1.9～2.2):(1.2～1.5)配制加入球磨罐中，设置球磨时间4～8h和正反转交替时间1～2h，进行球磨处理；取出球磨罐放入烘箱，设置烘箱温度100～150℃和烘干2～4h，得到无水分的AlCoCrFeMnNi高熵合金粉末。
3.AlCoCrFeMnNi高熵合金粉末熔覆层的制备方法；其特征是采用AlCoCrFeMnNi合金粉末和粘结剂为原料制备用于熔覆的粉末长条，将该粉末条放置在工件表面进行预制熔覆；或者将AlCoCrFeMnNi合金粉末送入微束等离子弧中进行喷焊熔覆，经过微束等离子弧焰流高温熔化，熔覆与基体形成冶金结合，冷却凝固形成综合性能优良的再制造修复层。
4.如权利要求3所述的方法，其特征是采用预制熔覆步骤包括：
1)：将AlCoCrFeMnNi合金粉末放入烘箱中，设置烘干温度100～150℃和时间2～4h，得到无水分的原始粉末；
2)：将烘干的高熵合金粉末与粘结剂按照30g:0.90～1.10ml的比例在研钵中均匀混合，以形成胶状粉末，然后放入模具中，压制获得粉末条；
3)：将预制好的粉末条放在烘箱中100～150℃下2～4h处理，烘干后取出；
4)：将工件或基板表面用角磨机清理干净，并用砂纸打磨，经过超声40～60HZ下5～10min清洗后，采用等离子水、酒精清洗，放置在烘箱中60～80℃下烘干1～2h；
5)：将工件或基板放置在卡具上固定，防止变形，并将预制的粉末长条放置在工件基板表面，采用微束等离子熔覆设备，进行设备预热，熔覆电流、电压、熔覆速度、等离子气及保护气(氩气)压力流量设置、喷枪高度调节，最后将喷枪中心及试样进行对中，经过微束等离子熔覆工艺在基体上制备高熵合金熔覆层。
5.如权利要求4所述的方法，其特征是微束等离子熔覆工艺参数为：熔覆电流10-50A，电压10-50V，熔覆速度0.5-10mm·s-1，等离子气输出压力0.2-0.6MPa，等离子气流量8～10L·min-1，保护气输出压力0.2-0.4MPa，保护气流量10-20L·min-1，喷枪距基板距离为2-10mm。
6.如权利要求3所述的方法，其特征是采用喷焊熔覆制备熔覆层的方法，步骤包括：
1)：将AlCoCrFeMnNi粉末放入烘箱中，设置烘干温度100～150℃和时间2～4h，得到无水分的原始粉末；
2)：将工件或基板表面用角磨机清理干净，并用砂纸打磨，经过超声40～60HZ下5～10min清洗后，采用等离子水、酒精清洗，放置在烘箱中60～80℃下烘干1～2h；
3)：将AlCoCrFeMnNi高熵合金粉末倒入送粉器中，采用惰性气氛(氩气或氮气)送粉，设置送粉气体流量2-10L·min-1和送粉速率5-50g·min-1。
4)：用卡具将基板固定，打开熔覆设备，进行设备预热，设置熔覆电流、电压、熔覆速度、等离子气、等离子气及保护气(氩气)压力流量设置、喷枪高度，送粉气流量及速率，将喷枪中心及试样进行对中后将粉末通过送粉器送入等离子弧中进行喷焊熔覆；
5)：经过电弧的高温作用，合金粉末熔化、冶金结合、凝固后熔覆在基体上形成成型良好的合金熔覆层。
7.如权利要求6所述的方法，其特征是微束等离子喷焊熔覆工艺参数为：熔覆电流10-50A，电压10-50V，熔覆速度0.5-10mm·s-1，等离子气输出压力0.2-0.6MPa，等离子气流量8～10L·min-1，保护气输出压力0.2-0.4MPa，保护气流量10-20L·min-1，喷枪距基板距离为2-10mm，送粉气为氩气或氮气，气体流量2-10L·min-1，送粉速率5-50g·min-1。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110791693A (zh) * 2019-11-20 2020-02-14 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
CN111607754A (zh) * 2020-05-09 2020-09-01 中山大学 一种等离子熔覆制备金属过渡层的方法
CN115124287A (zh) * 2022-07-08 2022-09-30 中国矿业大学 一种多功能混凝土及其制备方法
CN115449790A (zh) * 2022-10-14 2022-12-09 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

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103290404A (zh) * 2013-05-06 2013-09-11 浙江工业大学 激光熔覆用高熵合金粉末和高熵合金涂层的制备方法
US20180025794A1 (en) * 2016-07-22 2018-01-25 Westinghouse Electric Company Llc Spray methods for coating nuclear fuel rods to add corrosion resistant barrier

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103290404A (zh) * 2013-05-06 2013-09-11 浙江工业大学 激光熔覆用高熵合金粉末和高熵合金涂层的制备方法
US20180025794A1 (en) * 2016-07-22 2018-01-25 Westinghouse Electric Company Llc Spray methods for coating nuclear fuel rods to add corrosion resistant barrier

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王帅: "多元合金增强Fe65粉末等离子熔覆层制备与性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 *
陈刚: "压片预置式激光熔覆纳米复合涂层制备工艺及仿真研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110791693A (zh) * 2019-11-20 2020-02-14 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
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
CN111607754A (zh) * 2020-05-09 2020-09-01 中山大学 一种等离子熔覆制备金属过渡层的方法
CN115124287A (zh) * 2022-07-08 2022-09-30 中国矿业大学 一种多功能混凝土及其制备方法
CN115124287B (zh) * 2022-07-08 2022-12-06 中国矿业大学 一种多功能混凝土及其制备方法
CN115449790A (zh) * 2022-10-14 2022-12-09 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
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

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