[发明专利]一种高性能FeCoCrNi合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种高性能FeCoCrNi合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，采用激光选区熔化方法打印高熵合金，制备得到打印态FeCoCrNi合金；所述激光选区熔化方法打印方法采用FeCoCrNi等摩尔配比的气雾化球形粉末作为原料；步骤2，将所述打印态FeCoCrNi合金在700～1300℃退火1.75～2.25h，冷却后得到高性能FeCoCrNi合金。退火工艺都会显著提高塑性、冲击韧性等决定零件服役稳定性的重要指标，提高打印件实际服役的可靠性。本方法有利于推动FeCoCrNi合金SLM增材制造的实际服役进程。

技术领域

本发明属合金材料技术领域，具体涉及一种高性能FeCoCrNi合金的制备方法。

背景技术

激光增材制造技术由于其适用于复杂结构零件制造、近净成型等优势近年来受到越来越多的关注，激光增材制造在高熵合金制备领域的应用也成为近年来的研究重点。激光增材制造主要有两大分支，分别是激光熔化沉积技术(LMD)和激光选区熔化技术(SLM)。LMD技术成型速度快且尺度大，但是成型精度较差，通常需要机加工后处理。相比于LMD技术，SLM技术所制造零件精度极高，通常加工误差在30微米以内。其原理是使用激光作为热源，采用几何切片方式进行逐层铺粉打印。因此，SLM技术将成为未来高熵合金复杂及精密构件的主要制造方式，值得对其成型工艺进行深入研究。

然而，SLM制造属于一种快速凝固过程，打印件脆性极大并且具有较大的残余应力。打印件较差的可靠性意味着这些部件不能直接用于航空航天、海洋或其他领域，因此打印后的热处理工艺对于提高SLM打印件服役稳定性十分重要。退火是进行增材制造后最常用的后处理方法之一，它可以有效地消除打印后的残余应力或通过诱发相变来提高材料的力学性能。钛合金、铝合金、不锈钢的SLM零件的退火工艺相对成熟。这些材料大多在退火过程中产生析出相或发生结构变化，因此，可以获得适合实际应用的性能。

近年来，FeCoCrNi合金由于其较好的打印性在SLM领域已经成功实现制造。但是，不同于镍基合金、铁基合金或钛合金，其强化方式并非析出强化，而是固溶强化。强化机制的不同导致其退火工艺不能简单的从传统合金退火工艺稍加修改得来，必须在了解退火对其强化机制的影响的基础上进行重新设计。同时，增材制造后试样具有位错密度高的特点，位错强化是所有SLM打印件的共同强化机制。退火工艺对于位错强化的影响同样会控制最终力学性能。正是由于这些原因，导致目前FeCoCrNi打印件的制造后退火工艺尚未成熟，其也迟迟无法实现在工业中的实际应用。因此，对于SLM制造的FeCoCrNi合金的退火工艺研究对于这一合金在增材制造领域最终实现应用有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高性能FeCoCrNi合金的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高性能FeCoCrNi合金的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，采用激光选区熔化方法打印高熵合金，制备得到打印态FeCoCrNi合金；

所述激光选区熔化方法打印方法采用FeCoCrNi等摩尔配比的气雾化球形粉末作为原料；

步骤2，将所述打印态FeCoCrNi合金在700～1300℃退火1.75～2.25h，冷却后得到高性能FeCoCrNi合金。

上述技术方案中，激光选区熔化方法打印高熵合金试样过程为：基板采用不锈钢材质，将基板表面打磨直至无氧化物，用有机溶剂将表面的油污和脏污清洗干净，使用喷砂机进行表面喷砂处理，将高熵合金粉末投入打印机料仓，构建尺寸为预定尺寸的块体，层间旋转角设定为65°～70°以释放残余应力，进行激光器行走离线编程，打印前将打印仓内抽真空，氧气含量低于500ppm，激光功率为100W～400W，曝光时间30～80μs，线点距15～70μm，氩气气氛保护，打印获得预定尺寸的打印态FeCoCrNi合金，随仓冷却。