[发明专利]一种多主元合金涂层及其制备方法

说明书

本发明提供了一种多主元合金涂层及其制备方法，属于金属材料及其制备领域。具体步骤为：按化学式称取金属粉末置于球磨罐中，加入不锈钢球，然后在惰性气体环境下将球磨罐密封起来；球磨混料；将混料后的粉末为基准，向混料后的粉末中加入97wt%的松节油透醇和3wt%的乙基纤维素调制成糊状，将糊状混料涂制于基体上，烘干；在涂制混料的基体上进行等离子熔覆，熔覆完成得到多主元合金涂层。本发明方法能够获得成分均匀的多主元合金材料涂层，有效抑制金属间化合物的形成；工艺和设备简单，生产效率高，成本低，适用材料范围广。

技术领域

本发明涉及金属材料及其制备领域，具体涉及一种多主元合金涂层及其制备方法。

背景技术

机械磨损在我国每年造成的损失达到上百亿元，目前已经有很多方法提高材料的耐磨性，其中将耐磨涂层应用在各种工具基体上，可改善其硬度、耐高温和耐磨等性能，有效的延长工具的使用寿命。合金涂层可以在保证基体材料韧性变化不大的情况下，使工件表面具有较高的硬度和强度，从而减小机械磨损，提高工件使用寿命的目的。相同的涂层成分、不同的结构形式，可以导致涂层刀具的切削效果截然不同。涂层结构大体可以分为：单一涂层、复合涂层、梯度涂层、多层涂层、纳米多层涂层、纳米复合结构涂层。此外，涂层与基体之间的结合力也与工件的使用寿命密切相关。多主元合金涂层突破传统涂层的合金通常以一种或两种元素作为主元的限制，跳出了单一元素为主的传统合金的设计思想，依靠近等摩尔比多种金属原子混合形成合金。此类合金有可能在通过合金化和加工后形成新型显微结构并具有优异性能，从而冲破传统金属材料性能极限，满足工业技术发展对材料的更高需求。多主元合金已经报道的在机械性能、耐腐蚀、耐磨损、磁学性能、抗辐照、低温性能等方面都很优异，且多种组元有利于在基体表面原位生成多主元合金涂层，在工件表面涂层具备上述优异性能的同时，还能与基体进行冶金结合，使工件的整体性能和使用寿命得到综合改善。目前，多主元合金主要集中研究CoCrFeNiCu、FeCoCrNiMn、CoCrFeNiAl等含有Fe、Co、Ni的高熵合金，或者在该合金的基础上添加一种或多种元素进行研究，且多主元合金的理论体系仍有较大欠缺。多主元合金体系仍有较大的开发空间，不仅有利于开发新型多主元合金材料，同时也有助于完善多主元合金体系。因此，对新型多主元合金体系的研究与开发具有重要意义。

发明内容

本发明提出了一种多主元合金涂层及其制备方法，解决了现有合金整体性能较低，不能满足需求的问题。

实现本发明的技术方案是：一种多主元合金涂层，按化学式为Al_xCrCuMn_yNiZn_z称取金属粉末，其中0.1≤x≤1.3；0.1≤y≤1.3；0.1≤z≤1.3；0.02≤x/(x+y+z+3)<0.25；0.02≤y/(x+y+z+3)<0.25；0.02≤z/(x+y+z+3)<0.25。

一种多主元合金涂层的制备方法，步骤如下：

（1）按化学式为Al_xCrCuMn_yNiZn_z称取金属粉末，并将金属粉末置于球磨罐中，加入不锈钢球，然后在保护气体环境下将球磨罐密封起来；其中0.1≤x≤1.3；0.1≤y≤1.3；0.1≤z≤1.3；0.02≤x/(x+y+z+3)<0.25；0.02≤y/(x+y+z+3)<0.25；0.02≤z/(x+y+z+3)<0.25；

（2）将步骤（1）密封好的球磨罐置于行星式球磨机上进行混料，混料转速为30~100rpm，时间为0.5-6h；

（3）以步骤（2）混料后的粉末为基准，向混料后的粉末中加入97wt%的松节油透醇和3wt%的乙基纤维素调制成糊状，将糊状混料涂制于基体上，在80~120℃下烘干；