[发明专利]一种AlCrCuFe2.5NiTix耐蚀高熵堆焊合金及其制备方法

说明书

本发明属于合金技术领域，尤其涉及一种堆焊AlCrCuFesubgt;2.5/subgt;NiTisubgt;x/subgt;耐蚀高熵合金及制备方法。本发明的堆焊AlCrCuFesubgt;2.5/subgt;NiTisubgt;x/subgt;(x=0.2,0.6,0.8)耐蚀高熵合金，是由包括以下质量份组元组成：Al元素6.93‑7.83份，Cr元素13.34‑14.90份，Cu元素16.31‑18.17份，Fe元素35.94‑39.60份，Ni元素15.14‑16.69份，Ti元素2.73‑12.32份。本发明提出了一种全新的堆焊AlCrCuFesubgt;2.5/subgt;NiTisubgt;x/subgt;(x=0.2,0.6,0.8)耐蚀高熵合金，其组织大部分为体心立方（BCC）结构的固溶体相和少量的面心立方（FCC）结构，各相之间的耐蚀性有明显的差异，降低成分偏析或析出相形成，这些结构为耐腐蚀高熵合金设计提供了有利条件，对合金的耐蚀性有显著的提升。

技术领域

本发明属于合金技术领域，尤其涉及一种堆焊AlCrCuFe_2.5NiTi_x耐蚀高熵合金及制备方法。

技术背景

金属材料是人类赖以生存和发展的物质基础，对人类社会的发展具有重要的推动作用。随着工业时代的进步，汽车、能源、机械等各种加工制造业，对材料的性能要求也越来越高。高熵合金的设计打破了传统合金以一元或者二元为主的设计理念，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。从而使其在刀具、耐磨涂层、生物医药材料、电磁材料、化工厂、火电厂、船舶海洋等领域获得广阔的应用空间。

电弧熔炼（VAM）是目前块体高熵合金最为典型的制备方法，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，低熔点元素易挥发，难以与高熔点元素进行混合，在熔炼过程中元素会发生偏析。激光熔覆、热喷涂等方法是常用于制备高熵薄膜或涂层材料的方法，这些方法的热输入小，加热与冷却速度快，化学性质稳定，力学性能相对较差，合金易产生气孔等缺陷。增材制造（AM）在制备过程中无需模具等工件，成型自动化程度较高，冷却速度快，但相对于成本较高，对机器的要求也高。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种堆焊AlCrCuFe_2.5NiTi_x耐蚀高熵合金及制备方法，高熵合金通过合理的设计，可以获得兼具高硬度、高耐磨、高耐蚀性等各种优异性能的合金，药芯焊丝又称管状焊丝，设计不同的药芯添加物及比例，可获得不同用途的药芯焊丝，因此，高熵合金的设计理念结合药芯焊丝的特点而研究的一种耐蚀高熵堆焊合金，该堆焊耐蚀高熵合金AlCrCuFe_2.5NiTi_x(x=0.2,0.6,0.8)，其相组成包括体心立方（BCC）和面心立方（FCC）结构。AlCrCuFe_2.5NiTi_x(x=0.2,0.6,0.8)高熵堆焊合金在3.5%NaCl溶液中的极化曲线具有较高的腐蚀电位，较低的腐蚀速率，体现出优良的耐蚀性，甚至比传统的304不锈钢还耐蚀，成为化工容器、船舶等耐蚀材料的备选。增加低成本Fe元素的含量，可降低高熵合金在应用中的成本；堆焊制造与再制造技术是一种快速便捷的修复工艺，采用熔化极气体保护焊的手段将具有一定性能的合金材料熔覆于母材表面，使堆焊层与母材能够实现冶金结合，从而具有一定的特殊性能。在容器表面堆焊或修复，既可以赋予容器表面一层耐蚀合金，又可以减少因关键部件腐蚀失效而更换整体器械的成本；利用该手段经济便捷，同时能够实现良好的冶金结合，在一定程度上可以改善其他制备方法的缺点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。