[发明专利]一种适用于干摩擦工况下的高熵合金涂层制备方法

说明书

本发明公开了一种适用于干摩擦工况下的高熵合金涂层制备方法，包括以下步骤：步骤1：基材表面制备高熵合金涂层并打磨抛光；步骤2：预热并对涂层进行全面锻打；步骤3：在涂层表面织构出微沟槽，同时填充压实高熵合金与陶瓷颗粒的混合粉末；步骤4：通过激光器对整个涂层表面进行激光微重熔处理；步骤5：再次开启感应加热装置，并对整个重熔层厚度区域进行微锻打；步骤6：微锻打后，再对无陶瓷颗粒增强区域进行激光微织构，保留陶瓷颗粒增强高熵合金部分。本发明集锻造组织、激光微织构、金属陶瓷涂层等优点于一体，协同利用各自的优点，制备出高性能抗疲劳抗磨减摩的高熵合金涂层。

技术领域

本发明涉及合金涂层制备技术领域，具体为一种适用于干摩擦工况下的高熵合金涂层制备方法。

背景技术

随着服役环境的复杂苛刻化，干摩擦已成为许多工况的被迫选择，在零件表面制备耐磨涂层是一种不错的途径。高熵合金具有高硬度、高强度、高耐蚀、高耐磨等优异特性，激光熔覆技术在航空航天、汽车制造，模具等领域得到广泛的应用，因此在零部件表面制备高熵合金涂层可充分发挥出高熵合金的优异综合性能。但是激光熔覆层内部存在的孔洞、裂纹、组织不均匀等缺陷仍然是阻碍其更广泛工程应用的障碍。因此均化熔覆层的显微组织、改善熔覆层的应力分布状态对提高熔覆层的质量稳定性具有重要研究意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于干摩擦工况下的高熵合金涂层制备方法，以解决上述背景技术中提出的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适用于干摩擦工况下的高熵合金涂层制备方法，包括以下步骤：

步骤1：采用同轴送粉激光熔覆工艺在基材表面制备单层多道的高熵合金涂层，并对制备好的涂层表面进行打磨抛光；

步骤2：开启预热装置，当基材温度达到设定预热温度后，启动感应加热装置对涂层进行加热，使整个涂层在厚度方向上达到锻造温度，之后开启锻造机构，根据设定的锻打路径对感应加热区域进行锻打，以相同的锻打参数逐步完成对涂层的全面锻打；

步骤3：将锻打结束后的高熵合金涂层再次打磨抛光，并通过激光微织构工艺在涂层表面织构出有规律的网状连续条状微沟槽，同时在微沟槽中填充压实高熵合金与陶瓷颗粒的混合粉末；

步骤4：通过光纤激光器用矩形光斑对整个涂层表面进行激光微重熔处理，重熔层深度为连续条状微沟槽的深度，实现微沟槽内部的陶瓷颗粒增强高熵合金涂层的合金化；

步骤5：对制备好的局部陶瓷颗粒增强高熵合金涂层表面进行打磨抛光后，再次开启感应加热装置，设定锻造温度，根据设定的锻打路径对整个重熔层厚度区域进行微锻打；

步骤6：微锻打后，对整个涂层表面进行打磨抛光，再对无陶瓷颗粒增强区域进行激光微织构，保留陶瓷颗粒增强区域。

进一步地，所述的感应加热装置的感应加热线圈、锻造机构的锻压头均为方形，锻压头的尺寸小于感应加热线圈的尺寸。

进一步地，所述锻打路径是先让锻造机构的锻打头从感应加热区域的四周开始锻打，中间部位暂时不锻打，当边缘区域锻打结束后，感应加热线圈开始移动，当原先感应加热线圈的中间部位处于新的感应加热区域的边缘部位时，开始进行锻打，以此路径设定保证了涂层整体锻造性能的均匀性。

进一步地，所述高熵合金为Al，Co，Cr，Fe，Ni，Nb、Ti、Mn等八种元素中至少五种元素组成，高熵合金涂层的搭接率为30%-50%，涂层厚度为2-10mm。

进一步地，所述打磨抛光后的涂层表面粗糙度为Ra0.5。

进一步地，所述的锻造机构选用电磁式驱动，可根据涂层厚度、涂层硬度等实时调整锻打力和锻打频率，锻打力为100-1000N，锻打频率为5-20Hz；所述步骤5中微锻造的锻打力为5-50N，锻打频率为10-20Hz。