[发明专利]一种耐磨高熵合金堆焊层及制备方法

说明书

本发明属于合金技术领域，尤其涉及一种耐磨高熵合金堆焊层及制备方法，具体涉及一种AlCrCuFeNiMo_xNb_yTi_z(x,y,z=0.2,0.6,0.8)耐磨高熵合金堆焊层及制备方法。一种AlCrCuFeNiMo_xNb_yTi_z(x,y,z=0.2,0.6,0.8)耐磨高熵合金堆焊层，是由以下质量份组元组成：Al元素4.46‑8.90份，Cr元素9.69‑17.10份，Cu元素11.20‑20.85份，Fe元素11.30‑21.13份，Ni元素11.23‑19.39份，Mo元素4.93‑17.18份，Nb元素6.10‑19.10份，Ti元素3.15‑9.86份。本发明提出的耐磨高熵合金堆焊层硬度高，耐磨性好，在一定程度上改善了传统高熵合金制备体积小的缺点，在刀具表面焊接可以大量制备耐磨堆焊层，满足切削刀具材料的应用。

技术领域

本发明属于合金技术领域，尤其涉及一种耐磨高熵合金堆焊层及制备方法。

技术背景

随着制造业快速的发展，难加工材料越来越广泛，对耐磨切削刀具涂层材料提出了更高的要求。传统合金以一种或两种元素为主，高熵合金打破传统合金的设计理念，由五种及以上元素接近等原子比组成的合金体系。具有热力学上的高熵效应、动力学上的缓慢扩散效应、结构上的严重晶格畸变效应及性能上的鸡尾酒效应，可以使高熵合金表现出一系列独特的结构和性能。如高强度、高硬度、高的耐磨性和优秀的耐蚀性。

最为典型的高熵合金制备方法是电弧熔炼法，电弧熔炼的方法简便，熔炼炉温度高，抽真空和熔炼的时间较短。但是电弧熔炼制备的高熵合金锭块体较小，在熔炼过程中元素会发生偏析。热喷涂、激光熔覆等方法是制备薄膜或涂层材料的方法，这些方法的热输入小，化学性质稳定，力学性能较差，与基体的结合存在问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种耐磨高熵合金堆焊层及其制备方法，高熵合金独特的合金设计理念结合药芯焊丝的特点而研究的一种耐磨高熵合金堆焊层，该耐磨高熵合金堆焊层AlCrCuFeNiMo_xNb_yTi_z (x,y,z=0.2,0.6,0.8)，由接近等原子比的Al、Cr、Cu、Fe、Ni、Mo、Nb、Ti元素组成，其相组成包括体心立方(BCC)、碳化物和Laves相。AlCrCuFeNiMo_xNb_yTi_z (x,y,z=0.2,0.6,0.8)高熵合金堆焊层具有较高的强度、硬度，成为耐磨刀具表面材料的备选。其平均硬度可以达到715HV，满足一些工况的硬度要求，多种强化机制共同作用下，从而提升合金的耐磨性能；采用熔化极气体保护焊的方法可以在刀具表面大块制备复合材料，减少因关键部件失效而更换整体器械的成本，同时可避免传统熔炼、喷涂等方式制备高熵合金合金锭和薄膜涂层的缺点，相比增材制造，可节省成本。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种AlCrCuFeNiMo_xNb_yTi_z (x,y,z=0.2,0.6,0.8)耐磨高熵合金堆焊层，是由包括以下质量份组元组成：Al元素4.46-8.90份，Cr元素9.69-17.10份，Cu元素11.20-20.85份，Fe元素11.30-21.13份，Ni元素11.23-19.39份，Mo元素4.93-17.18份，Nb元素6.10-19.10份，Ti元素3.15-9.86份。

进一步地，所述的金属粉末纯度为99.9%。

所述的一种AlCrCuFeNiMo_xNb_yTi_z (x,y,z=0.2,0.6,0.8)耐磨高熵合金堆焊层的制备方法如下。

步骤1、按组成配比称取Al、Cr、Cu、Ni、Mo、Nb、Ti粉末，混合均匀并烘干。