本發(fā)明專利屬于合金涂層技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種激光熔敷用新型的alfecrconiti合金涂層及其制備方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)合金設(shè)計(jì)理念是以某一種單一的主元素為基體，然后添加其它多種元素形成合金體系。但是添加的元素種類有限，一般認(rèn)為添加元素過多會(huì)容易形成脆性金屬間化合物，引起材料脆性破壞。yeh于2004年首次報(bào)道了多組元高熵合金新材料的設(shè)計(jì)思想,指出高熵合金的組元可由5種或5種以上元素以等摩爾比或近等摩爾比進(jìn)行配置。由于該類型合金系統(tǒng)的混合熵極高，在凝固過程中可以抑制傳統(tǒng)多元合金中脆性金屬間化合物的析出。凝固后往往形成簡單的體心或面心結(jié)構(gòu)的固溶體，可大大降低多元合金體系的脆性，致使該類合金可具有高硬度、高的熱穩(wěn)定性、高耐腐蝕性、特殊電和磁性能等。

迄今為止，高熵合金主要采用真空電弧爐熔煉和熔鑄等方法制備，但是由于此類技術(shù)一般只能制備塊狀合金，并且凝固速率通常也不高。高熵合金一般含有較貴重的金屬，成本昂貴，塊狀合金的使用會(huì)造成材料的浪費(fèi)。有部分研究學(xué)者采用電化學(xué)沉積和磁控濺射制備高熵合金薄膜的方法，但這些方法所制備的薄膜厚度僅能達(dá)到微米尺度，難以發(fā)揮該類型合金在力學(xué)性能方面的優(yōu)勢。近期研究發(fā)現(xiàn)快速凝固可以在該類合金中獲得單一的固溶體(fcc或bcc)。

激光熔覆具有快速加熱和快速凝固特點(diǎn)，制備的涂層厚度可達(dá)到毫米級，因此可以作為理想的熔敷手段，具有良好的應(yīng)用前景。但是激光熔敷過程中會(huì)發(fā)生熔體對流等現(xiàn)象，造成成分不均勻，且有一定的元素?zé)龘p。另外，由于高熵合金系統(tǒng)的元素之間以及元素與基體之間的物理性能可能存在較大差異，如密度、熱膨脹系數(shù)、熔點(diǎn)等，在熔敷過程中較難獲得均勻的合金涂層，涂層的成型以及表面連續(xù)性也很難保證，無法直接用于實(shí)際生產(chǎn)。

由此可見，設(shè)計(jì)一種適合于激光熔敷的合金涂層至關(guān)重要，該合金涂層必須具備良好的成型能力、抗氧化能力和表面連續(xù)性，且必須具備耐高溫、耐腐蝕和高硬度等優(yōu)異性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有激光熔敷合金涂層的不足，以及激光熔敷技術(shù)中存在的工藝缺陷，提供了一種激光熔敷用高性能合金粉末以及激光熔敷工藝，可以在q235鋼表面獲得耐高溫、耐腐蝕和高硬度的成型良好的涂層。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

一種激光熔敷用新型alfecrconiti合金涂層，組成合金涂層的合金粉末質(zhì)量百分比為，al：4-8％，fe：20-23％，cr：18-23％，co：18-22％，ni：20-23％，ti：6-10％。

本發(fā)明的合金粉末主要由al、fe、cr、co、ni、ti六種元素組成，按照等摩爾比或近等摩爾比進(jìn)行配置。由于激光熔敷過程中會(huì)出現(xiàn)輕微元素?zé)龘p，因此按照以往的比例原則進(jìn)行元素配比，會(huì)出現(xiàn)實(shí)際成分含量超出高熵的范疇。本發(fā)明專利設(shè)計(jì)的合金涂層配比正是考慮到激光熔覆過程中基體對涂層的稀釋以及各元素的燒損，通過調(diào)整個(gè)別元素的含量，保證在激光熔敷后得到的合金涂層比例依然在名義高熵合金范疇，可以發(fā)揮高熵合金所具備的耐腐蝕、耐高溫和高硬度的優(yōu)點(diǎn)。

fe、co、cr的原子半徑非常接近，在范圍內(nèi)。al的原子半徑為由于al原子半徑偏大，會(huì)引起晶格畸變，加強(qiáng)了固溶強(qiáng)化作用，提高了涂層的力學(xué)性能。

制備激光熔敷用新型alfecrconiti合金涂層的方法：

先將合金粉末按比例配好，放入球磨罐中，將球磨罐抽真空，充入氬氣保護(hù)，放置在球磨機(jī)托盤上進(jìn)行固定，球磨時(shí)間10-20h，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速400-600轉(zhuǎn)/分。球磨時(shí)間過半后，加入酒精進(jìn)行濕磨，結(jié)束后，取出烘干制粉，干燥箱溫度設(shè)定100-120℃，干燥時(shí)間為8-12h。對q235鋼待熔敷表面進(jìn)行打磨、酸洗、堿洗和烘干，厚度2-5mm，不用粘結(jié)劑進(jìn)行表面涂粉，利用薄鋼板將合金粉末壓制水平。利用高功率激光器進(jìn)行熔敷，功率為2000-3000w，掃描速度80-120mm/min，光斑直徑4mm，搭接率為40-60％，采用純ar氣保護(hù)。

先打開ar氣開關(guān)，調(diào)節(jié)閥門，將氣體流量調(diào)至0.5-3l/min，讓氬氣垂直平緩下落至熔敷表面，以不吹散合金粉末為準(zhǔn)。之后再進(jìn)行激光熔敷，結(jié)束時(shí)，先停止激光熔敷，后關(guān)掉氬氣，保證熔敷涂層不被氧化。如采用自動(dòng)送粉器，則送粉速率為7-12g/min，同樣采用氬氣保護(hù)。

有益效果：

(1)本發(fā)明提供的合金粉末及制備技術(shù)方案可以獲得良好的涂層涂覆質(zhì)量，使得q235鋼表面可以獲得高硬度、耐磨損和耐腐蝕的涂層。

(2)本發(fā)明工藝簡單，易于實(shí)現(xiàn)，配合自動(dòng)送粉器可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)熔敷形成涂層，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

(3)本發(fā)明采用的激光熔敷工藝可操作性強(qiáng)，可重復(fù)性強(qiáng)，能夠在碳鋼材料表面改性方面大力推廣。

附圖說明

圖1實(shí)施例1-3中涂層硬度分布。

圖2實(shí)施例3中涂層xrd圖譜。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

一種新型alfecrconiti合金涂層及其制備方法，合金元素按質(zhì)量百分比為，al：4％，fe：20％，cr：18％，co：18％，ni：20％，ti：6％。

將純度不低于99.9％的上述合金粉末按比例配好并混合，放入球磨罐中，將球磨罐抽真空，充入氬氣保護(hù)，放入球磨機(jī)固定，球磨時(shí)間10h，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/分。球磨5h后，加入酒精進(jìn)行濕磨，結(jié)束后，取出烘干制粉，干燥箱溫度設(shè)定100℃，干燥時(shí)間為8h。對q235鋼表面進(jìn)行預(yù)處理，依次打磨、酸洗、堿洗和干燥。將球磨后的粉末預(yù)置在q235鋼表面，厚度3mm，利用薄鋼板將合金粉末壓制水平。利用高功率激光器進(jìn)行熔敷，功率為2000w，掃描速度100mm/min，光斑直徑4mm，搭接率為45％，采用純ar氣保護(hù)。

先打開ar氣開關(guān)，調(diào)節(jié)閥門，將氣體流量調(diào)至0.5l/min，之后再進(jìn)行激光熔敷，結(jié)束時(shí)，先停止激光熔敷，后關(guān)掉氬氣，保證熔敷涂層不被氧化。如采用自動(dòng)送粉器，則送粉速率為7g/min，同樣采用氬氣保護(hù)。

實(shí)施例2

一種新型alfecrconiti合金涂層及其制備方法，合金元素按質(zhì)量百分比為，al：6％，fe：22％，cr：20％，co：20％，ni：21％，ti：8％。

將純度不低于99.9％的上述合金粉末按比例配好并混合，放入球磨罐中，將球磨罐抽真空，充入氬氣保護(hù)，放入球磨機(jī)固定，球磨時(shí)間12h，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速500轉(zhuǎn)/分。球磨6h后，加入酒精進(jìn)行濕磨，結(jié)束后，取出烘干制粉，干燥箱溫度設(shè)定110℃，干燥時(shí)間為10h。對q235鋼表面進(jìn)行預(yù)處理，依次打磨、酸洗、堿洗和干燥。將球磨后的粉末預(yù)置在q235鋼表面，厚度2mm，利用薄鋼板將合金粉末壓制水平。利用高功率激光器進(jìn)行熔敷，功率為1800w，掃描速度100mm/min，光斑直徑4mm，搭接率為50％，采用純ar氣保護(hù)。

先打開ar氣開關(guān)，調(diào)節(jié)閥門，將氣體流量調(diào)至0.5l/min，之后再進(jìn)行激光熔敷，結(jié)束時(shí)，先停止激光熔敷，后關(guān)掉氬氣，保證熔敷涂層不被氧化。如采用自動(dòng)送粉器，則送粉速率為8g/min，同樣采用氬氣保護(hù)。

實(shí)施例3

一種新型alfecrconiti合金涂層及其制備方法，合金元素按質(zhì)量百分比為，al：8％，fe：23％，cr：23％，co：22％，ni：23％，ti：10％。

將純度不低于99.9％的上述合金粉末按比例配好并混合，放入球磨罐中，將球磨罐抽真空，充入氬氣保護(hù)，放入球磨機(jī)固定，球磨時(shí)間10h，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn)/分。球磨5h后，加入酒精進(jìn)行濕磨，結(jié)束后，取出烘干制粉，干燥箱溫度設(shè)定120℃，干燥時(shí)間為12h。對q235鋼表面進(jìn)行預(yù)處理，依次打磨、酸洗、堿洗和干燥。將球磨后的粉末預(yù)置在q235鋼表面，厚度4mm，利用薄鋼板將合金粉末壓制水平。利用高功率激光器進(jìn)行熔敷，功率為2800w，掃描速度120mm/min，光斑直徑4mm，搭接率為55％，采用純ar氣保護(hù)。

先打開ar氣開關(guān)，調(diào)節(jié)閥門，將氣體流量調(diào)至0.5l/min，之后再進(jìn)行激光熔敷，結(jié)束時(shí)，先停止激光熔敷，后關(guān)掉氬氣，保證熔敷涂層不被氧化。如采用自動(dòng)送粉器，則送粉速率為10g/min，同樣采用氬氣保護(hù)。

按實(shí)施例3制備的合金涂層，硬度高達(dá)710.6hv，xrd圖譜顯示，該涂層主要由簡單的fcc固溶體構(gòu)成。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，對以上實(shí)施例所作的任何簡單的修改、等同替換與改進(jìn)等，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。