CN113828779B - 一种粉末冶金法制备的高熵合金表面缺陷的激光修复方法 - Google Patents

一种粉末冶金法制备的高熵合金表面缺陷的激光修复方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113828779B
CN113828779B CN202111135254.0A CN202111135254A CN113828779B CN 113828779 B CN113828779 B CN 113828779B CN 202111135254 A CN202111135254 A CN 202111135254A CN 113828779 B CN113828779 B CN 113828779B
Authority
CN
China
Prior art keywords
entropy alloy
laser
powder metallurgy
surface defects
sample
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
Application number
CN202111135254.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113828779A (zh
Inventor
黄虎
王超
张洪洋
张帝
刘翰林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin University
Original Assignee
Jilin University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jilin University filed Critical Jilin University
Priority to CN202111135254.0A priority Critical patent/CN113828779B/zh
Publication of CN113828779A publication Critical patent/CN113828779A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113828779B publication Critical patent/CN113828779B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/248—Thermal after-treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明公开一种粉末冶金法制备的高熵合金表面缺陷的激光修复方法，属于激光修复技术领域。具体方法为：对高熵合金样品进行研磨，并进行清洗和干燥预处理；将预处理后的高熵合金样品置于样品台上，并采用同轴送气的方式预先输送氩气，氩气流量为2‑20L/min；经过5‑10s的预送气后，使用连续激光器对高熵合金表面进行辐照处理；通过调节激光工艺参数，从而实现粉末冶金高熵合金表面缺陷的修复。本发明实施过程简单，易于调控，可以快速且有针对性的对粉末冶金高熵合金表面缺陷进行修复，提高粉末冶金高熵合金表面的完整性及成分的均匀性。

Description

一种粉末冶金法制备的高熵合金表面缺陷的激光修复方法
技术领域
本发明涉及激光修复技术领域，特别涉及一种粉末冶金法制备的高熵合金表面缺陷的激光修复方法。
背景技术
面对世界科技前沿领域的激烈竞争，攻克高精尖技术对推动国家科技创新和经济发展的重要性不言而喻。从我国量子通讯领域的量子通讯卫星到军事领域的航空母舰，高精尖技术的发展与原材料的发展密切相关，以机械和航空航天为代表的制造业对原材料的性能需求不断增加，而以传统设计理念为主导制备的以一到二种金属元素为主元的合金材料已无法满足各领域对于高性能材料的需求。高熵合金(High entropy alloy)作为一种具有创新设计理念的新型合金，开辟了合金设计的新领域。其在动力学、组织和性能上与传统合金有明显的差异，主要可归结为四大核心特征：热力学上的高熵效应、动力学上的迟滞扩散效应、结构上的晶格畸变效应以及性能上的鸡尾酒效应。由于丰富的高熵合金体系以及上述四大核心特征使得高熵合金展现出优于纯金属和传统合金的机械、物理和化学特性。其优异的性能决定了其广阔的应用前景，例如，由于其具有优异的强韧性组合，可以作为模具，刀具及硬质涂层材料等；由于其具有优良的高温稳定性和高温综合性能，可用作涡轮叶片、热交换器及微电机材料等；由于其具有出色的耐辐照特性，可用于核反应堆组件材料；除此之外，它还可以用于其它领域，比如储能材料，化学、航海领域，磁性组件等领域。
目前，高熵合金的制备成本仍是限制其具体应用的巨大瓶颈之一，块体高熵合金的主要制备方式为真空熔炼法和粉末冶金法。相较于真空熔炼法，粉末冶金法在加工成本、加工质量、材料利用率等方面展现出更大的优势，更利于低成本块体高熵合金的规模化制备。但是通过粉末冶金方法制备块状高熵合金，尤其是传统的烧结工艺，由于不成熟的烧结工艺或特殊的材料特性在烧结过程中很容易会产生气孔等缺陷，进一步增加了高熵合金的制备成本。一般来说，机械零部件的失效和损坏很大程度上都是从表面缺陷开始的，因此，消除材料表面的孔隙等缺陷对于延长材料的服役寿命是至关重要的。目前，针对此问题，尚无一种灵活高效的表面缺陷的修复方式。
近些年，激光技术被尝试用于材料表面的缺陷修复，该方法已被成功应用于航空发动机部件、高压涡轮叶片、钢轨及光学镜片等材料的表面修复。然而，截至目前，基于激光技术进行高熵合金表面孔隙等缺陷修复的工作，尚未见报道。基于此，本发明提出了一种粉末冶金法制备的高熵合金表面缺陷的激光修复方法。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提出了一种粉末冶金法制备的高熵合金表面缺陷的激光修复方法，解决了粉末冶金高熵合金表面缺陷修复的问题。通过本发明提供的方法，在氩气氛围内对粉末冶金高熵合金表面进行连续激光辐照，有效的提高了粉末冶金高熵合金表面的完整性和成分的均匀性。此制备方法简单，易于调控，可有效的消除粉末冶金高熵合金表面缺陷，优化了高熵合金制备工艺，进而降低了高熵合金的加工成本。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
一种粉末冶金法制备的高熵合金表面缺陷的激光修复方法：对高熵合金样品进行研磨，并进行清洗和干燥预处理；将预处理后的高熵合金样品置于样品台上，并采用同轴送气的方式预先输送氩气，氩气流量为2-20L/min；经过5-10s的预送气后，使用连续激光器对高熵合金表面进行辐照处理；通过调节激光工艺参数，从而实现粉末冶金高熵合金表面缺陷的修复。
所述高熵合金样品的制备工艺为粉末冶金法。
所述的激光器为连续激光器。
所述的氩气为高纯氩气，作为优选，其气体流量为2-20L/min。
所述的激光加工工艺参数包括激光功率、激光扫描速度、激光离焦量、激光扫描线间距，作为优选，其中，激光功率为30-300W，激光扫描速度为1000-6000mm/min，激光离焦量为5-25mm，激光扫描间距为0.1-1mm。
本发明的有益效果在于：通过在氩气氛围内使用连续激光对高熵合金表面进行辐照，实现了粉末冶金高熵合金表面缺陷的修复。本发明方法绿色无污染，灵活易调控，具有较好的重复性，有效消除了粉末冶金高熵合金的表面缺陷，优化了高熵合金制备工艺，进而降低了高熵合金的加工成本。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明的系统组成原理示意图及辐照过程示意图。
图2为本发明的粉末冶金高熵合金原始抛光及激光修复后抛光的光学图像。
图3为本发明的粉末冶金高熵合金原始抛光及激光修复后抛光的SEM图像。
图4为本发明的粉末冶金高熵合金原始抛光及激光修复后抛光的EDS图像。
具体实施方式
以下结合实例及附图进一步说明本发明的详细内容以及具体实施方式。
一种粉末冶金法制备的高熵合金表面缺陷的激光修复方法，其具体实施步骤如下：对高熵合金样品进行研磨，并进行清洗和干燥预处理；将预处理后的高熵合金样品置于样品台上，并采用同轴送气的方式预先输送氩气，氩气流量为2-20L/min；经过5-10s的预送气后，使用连续激光器对高熵合金表面进行辐照处理；通过调节激光工艺参数，从而实现粉末冶金高熵合金表面缺陷的修复。
进一步的实施例中，所选取高熵合金样品的制备工艺为粉末冶金法。
进一步的实施例中，高熵合金样品预处理需使用200#，400#，800#，1200#，1500#，2000#的砂纸依次进行机械研磨，并使用无水乙醇进行超声清洗，并自然干燥。
进一步的实施例中，加工过程中送气方式为同轴送气，所使用的氩气为高纯氩气，气体流量为2-20L/min。
进一步的实施例中，所使用的激光加工工艺参数包括激光功率、激光扫描速度、激光离焦量、激光扫描线间距，其中，激光功率为30-300W，激光扫描速度为1000-6000mm/min，激光离焦量为5-25mm，激光扫描间距为0.1-1mm。
实施例1：
以下高熵合金优选采用FeCoCrNiV，采用真空热压烧结工艺制备，从属于粉末冶金制备工艺，但亦可以采用其他型号的高熵合金。
(1)将FeCoCrNiV原料经线切割为20mm×20mm×3mm的方块样品，对FeCoCrNiV样品使用200#，400#，800#，1200#，1500#，2000#的砂纸依次进行机械研磨，并使用无水乙醇进行超声清洗5min，并自然干燥。
(2)将预处理后的高熵合金样品置于样品台上，并采用同轴送气的方式预先输送氩气，氩气流量为2-20L/min；经过5-10s的预送气后，使用连续激光器对高熵合金表面进行辐照处理；通过调节激光工艺参数，从而实现粉末冶金高熵合金表面缺陷的修复。
参见图1，激光辐照系统由计算机控制XYZ移动平台的运动，并同时调控激光器的激光加工工艺参数，激光的辐照方向和进给方向如辐照过程示意图所示，其使用的激光加工工艺参数为：激光功率为30-300W，激光扫描速度为1000-6000mm/min，激光离焦量为5-25mm，激光扫描间距为0.1-1mm。高纯氩气采用同轴送气方式输送，气体流量为2-20L/min。
图2为原始FeCoCrNiV样品抛光表面以及激光修复后FeCoCrNiV样品抛光表面的光学图像。图3为原始FeCoCrNiV样品抛光表面以及激光修复后FeCoCrNiV样品抛光表面的SEM图像。激光修复的加工工艺参数为：激光功率为218W，激光扫描速度为6000mm/min，激光扫描间距为0.5mm，氩气流量为15L/min。从图2和图3中可以看出，与原始FeCoCrNiV样品抛光表面相比，激光修复后FeCoCrNiV样品抛光表面的缺陷几乎完全消失，这表明通过本发明方法可以有效的消除粉末冶金高熵合金的表面缺陷，显著的提高其表面完整性。
图4为原始FeCoCrNiV样品抛光表面以及激光修复后FeCoCrNiV样品抛光表面的EDS图像。激光修复的加工工艺参数为：激光功率为218W，激光扫描速度为6000mm/min，激光扫描间距为0.5mm，氩气流量为15L/min。从图中可以看出，与原始FeCoCrNiV样品抛光表面相比，激光修复后FeCoCrNiV样品表面的各元素分布更加均匀致密，这表明通过本发明方法可以有效的改善粉末冶金高熵合金的表面成分的均匀性。
通过实例结果可以看出，通过本发明提供的方法，在氩气氛围内使用连续激光对高熵合金表面进行辐照，实现了粉末冶金高熵合金表面缺陷的修复。其有效的消除了粉末冶金高熵合金的表面缺陷，显著的提高其表面完整性，并改善了粉末冶金高熵合金的表面成分的均匀性。
以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用作限制本发明。由本发明精神所引伸出的显而易见的变化或改动仍处于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种粉末冶金法制备的高熵合金表面缺陷的激光修复方法，其特征在于：对高熵合金样品进行研磨，并进行清洗和干燥预处理；将预处理后的高熵合金样品置于样品台上，并采用同轴送气的方式预先输送氩气，氩气流量为2-20L/min；经过5-10s的预送气后，使用连续激光器对高熵合金表面进行辐照处理；通过调节激光工艺参数，从而实现粉末冶金高熵合金表面缺陷的修复；其中，激光修复的加工工艺参数为：激光功率为218W，激光扫描速度为6000mm/min，激光扫描间距为0.5mm；高熵合金样品的制备工艺为粉末冶金法，其型号选用FeCoCrNiV。
2.根据权利要求1所述的一种粉末冶金法制备的高熵合金表面缺陷的激光修复方法，其特征在于，所述高熵合金样品预处理需使用200#，400#，800#，1200#，1500#，2000#的砂纸依次进行机械研磨，并使用无水乙醇进行超声清洗，并自然干燥。
3.根据权利要求1所述的一种粉末冶金法制备的高熵合金表面缺陷的激光修复方法，其特征在于，所述的送气方式为同轴送气，氩气为高纯氩气，气体流量为2-20L/min。
4.根据权利要求1所述的一种粉末冶金法制备的高熵合金表面缺陷的激光修复方法，其特征在于，所述的激光器为连续激光器。
CN202111135254.0A 2021-09-27 2021-09-27 一种粉末冶金法制备的高熵合金表面缺陷的激光修复方法 Active CN113828779B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111135254.0A CN113828779B (zh) 2021-09-27 2021-09-27 一种粉末冶金法制备的高熵合金表面缺陷的激光修复方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111135254.0A CN113828779B (zh) 2021-09-27 2021-09-27 一种粉末冶金法制备的高熵合金表面缺陷的激光修复方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113828779A CN113828779A (zh) 2021-12-24
CN113828779B true CN113828779B (zh) 2023-04-11

Family

ID=78970776

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111135254.0A Active CN113828779B (zh) 2021-09-27 2021-09-27 一种粉末冶金法制备的高熵合金表面缺陷的激光修复方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113828779B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115852361B (zh) * 2022-12-07 2023-06-23 哈尔滨工业大学 一种用于材料表面防护的耐磨高熵合金涂层及其制备方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120181255A1 (en) * 2011-01-13 2012-07-19 Bruck Gerald J Flux enhanced high energy density welding
CN105044154B (zh) * 2015-07-01 2018-02-27 西安理工大学 激光金属成形中材质缺陷红外热成像检测及靶向消除方法
CN105734324A (zh) * 2016-03-04 2016-07-06 中南大学 一种粉末冶金高熵合金基复合材料的制备方法
CN110042295B (zh) * 2019-04-25 2020-12-15 北京理工大学 一种纳米高熵合金块体材料的制备方法
CN111519078A (zh) * 2020-04-27 2020-08-11 浙江亚通焊材有限公司 一种增材制造用高镍共晶高熵合金粉体及其制备方法
CN111850543B (zh) * 2020-06-22 2022-04-19 昆明理工大学 一种激光熔覆七元高熵合金涂层及其制备方法
CN111575574B (zh) * 2020-06-24 2022-11-11 华东理工大学 一种激光修复用共晶高熵合金粉末及其制备方法与应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN113828779A (zh) 2021-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109439995B (zh) 高熵非晶合金涂层及其制备方法
CN109290583A (zh) 一种消除7075铝合金选择性激光熔化成型裂纹的方法
CN102962447B (zh) 一种碳化钛金属陶瓷粉末及激光熔覆该粉末的方法
CN107097036A (zh) 基于增减材制造的金属零件修复方法
CN113828779B (zh) 一种粉末冶金法制备的高熵合金表面缺陷的激光修复方法
CN112813397B (zh) 一种钼钠合金板状靶材的制备方法
CN109396429B (zh) 一种改善激光增材制造合金结构钢组织和力学性能方法
CN107127343A (zh) 一种镍基合金结构件的电子束增材制造方法
CN111230113A (zh) 一种激光同步送粉制备TC4/TiAl梯度材料的方法
CN104120424B (zh) 铁基激光熔覆粉末及熔覆层制备方法
CN109332695A (zh) 一种增强抗氧化性钼基合金的选区激光熔化制备方法
CN111378967A (zh) 一种在镍基高温合金表面制备热障涂层的方法
CN110205626B (zh) 一种功能梯度热障涂层及其制备方法
CN113634756B (zh) 一种高温合金球形粉体材料的制备方法
CN109536949B (zh) 一种提高铝合金材料热疲劳性能的工艺方法
CN107116217A (zh) 选择性激光熔化成形法制备TiC增强镍基复合材料的方法
CN102717224A (zh) 一种燃气轮机叶片大间隙缺陷粉末熔结成型修复方法
CN109750290A (zh) 一种TiAl基耐磨激光熔覆涂层粉末及制备方法
CN113248234B (zh) 一种共晶陶瓷涂层及其制备方法
CN100535190C (zh) 一种（FeAl＋Cr7C3）/γ-(Fe,Ni)复合涂层的制备方法
CN112226766A (zh) 一种高熵合金粉末激光熔覆层的制备方法
CN115537808A (zh) 一种陶瓷基复合材料表面沉积高熵合金涂层的方法
CN110055526A (zh) 一种能量约束的单晶高温合金激光外延生长修复方法
CN112725791A (zh) 一种TiB2/Fe64Ni36复合涂层的其制备方法
CN112813393B (zh) 一种钼镍合金靶材及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant