[发明专利]一种表面高熵合金梯度冶金层的增材制备方法

权利要求书

1.一种表面高熵合金梯度冶金层的增材制备方法，其特征在于，步骤如下：

步骤一：通过相图计算获得高熵合金成分；

步骤二：设计LMD工艺策略：LMD工艺设计为激光多层熔化沉积，自下而上逐层增加混合粉末中合金粉末含量；不同梯度涂层送粉方案制定为设计多路且可分离控制的送粉系统；

步骤三：激光熔化沉积加工，获得高熵合金梯度冶金层。

2.根据权利要求1所述的一种表面高熵合金梯度冶金层的增材制备方法，其特征在于，所述的步骤一具体如下：

1.1，在选择合金组元时应遵循以下原则：

至少选择5个以上的组元以获得高混合熵；

最大原子半径差小于12％；

合金混合焓在﹣40到10KJ/mol范围内；

每种组分的含量在5％到35％范围内；

1.2，根据公式，原子半径差和混合焓

式中：c_i(c_j)为组元i(j)摩尔比，r_i表示i组元的原子半径，r_a表示原子平均半径，表示二元液态合金的混合焓；

1.3，利用相图计算软件和热力学数据库对所选目标合金体系进行计算，获得目标合金的模拟相图和不同条件下高熵合金各个相的成分、数量，进一步得到高熵合金各个组元成分。

3.根据权利要求1所述的一种表面高熵合金梯度冶金层的增材制备方法，其特征在于，所述的步骤二中所述的多路且可分离控制的送粉系统包括粉斗、粉盘、混合器、控制系统；所述的控制系统中合金粉末和基体粉末配比范围为0.2-1。

4.根据权利要求3所述的一种表面高熵合金梯度冶金层的增材制备方法，其特征在于，所述的系统工作原理为：

在混合粉末送粉率保持一定前提下，控制系统根据熔覆冶金层的实时需要把送粉率转化成不同的转速信号，其中各个合金组元送粉器转速比保持合金组元成分比不变，在同一时间把不同的电机转速信号发给各个送粉电机，送粉电机根据接收到的信号调节转轴转速，从而调节各管道送粉量，使得各个送粉器在同一时间的送粉速率不同，实现在加工过程中不同加工层粉末配比的实时变化，达到成分的梯度分布。

5.根据权利要求1所述的一种表面高熵合金梯度冶金层的增材制备方法，其特征在于，所述的步骤三具体如下：

3.1，第一道熔覆：同轴粉末喷嘴开始向基体表面输送混合粉末，同时激光器输出激光，与混合粉末同轴耦合输出；

3.2，第二道熔覆：喷嘴垂直向上移动0.3-1mm的距离，同时控制系统向多个送粉器发出信号调节送粉速率，使得喷嘴输出的混合粉末中合金粉末含量上升；

3.3，获得第二道熔覆层，往后的熔覆层重复步骤3.2；

3.4，熔覆最后一层时增快转速，即增快各个合金粉末送粉器的转速，使得在基体表面最外层形成一层高熵合金。

6.根据权利要求5所述的一种表面高熵合金梯度冶金层的增材制备方法，其特征在于，所述的激光器的具体参数为：激光功率为1500-6000W，光斑直径为2-8mm,送粉率为3-7g/min。

7.根据权利要求5所述的一种表面高熵合金梯度冶金层的增材制备方法，其特征在于，所述的沉积过程采用流量为15L/min的80％氩气+20％二氧化碳气体作为保护气体。