[发明专利]适用于激光增材制造的析出强化型中熵合金及其制备方法

说明书

本发明提供适用于激光增材制造的析出强化型中熵合金及其制备方法，所述析出强化型中熵合金为Ni_aCo_bCr_cAl_dM_e，其中，M为Ti、Ta、Nb和Mo中的一种或多种元素，a、b、c、d和e分别代表对应各元素的摩尔百分比，b＝20％‑40％，c＝20％‑25％，d1％，e0，d+e7％，a+b+c+d+e＝100％。本发明析出强化型中熵合金采用激光选区熔化成形技术或激光立体成形技术进行制备，实现了高致密、无裂纹、综合力学性能优异的新型析出强化型中熵合金的制备。

技术领域

本发明涉及金属材料激光增材制造技术领域，尤其涉及一种适用于激光增材制造的析出强化型中熵合金及其制备方法。

背景技术

高/中熵合金以全新的合金设计策略，采用几种等浓度或近等浓度的主元素作为合金元素，表现出优异的强度、延展性和断裂韧性的结合，具有广泛的结构化和功能化应用前景。FCC结构的高/中熵合金表现出良好的韧性但其强度普遍偏低，难以满足结构材料的应用需求，目前，在FCC高/中熵合金中引入析出相是实现FCC高/中熵合金强韧化的有效方法。

高/中熵合金传统制备方法以电弧熔炼为主，存在形状尺寸单一、易出现成分偏析、缩松、缩孔等缺陷，难以成形全致密高性能结构复杂的高/中熵合金部件，极大限制了高/中熵合金的进一步应用与发展。

激光增材制造技术基于材料逐点、逐线、逐层累积的原理，通过高能激光束与金属粉末的快速作用，以极高的制造灵活性，实现了复杂结构或定制部件的近净成形。该技术具有材料利用率高、制造过程高柔性、周期短、微观组织均匀细小等优势，为制备综合性能优异，高精度全致密及形状复杂的高/中熵合金构件提供了巨大的潜力。然而，增材制造过程中高的温度梯度和大的冷却速率，通常会导致高的热残余应力，容易产生裂纹等冶金缺陷。尤其对于析出强化型高/中熵合金，打印过程中极易出现液化开裂及应变时效开裂等缺陷，影响构件的组织完整性和综合性能。因此，设计出适用于激光增材制造的析出强化型高/中熵合金是本领域亟需解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于克服传统高/中熵合金制备方法的缺点，提供适用于激光增材制造的析出强化型中熵合金及其制备方法，实现高致密、无裂纹、综合力学性能优异的新型析出强化型中熵合金的制备。

本发明通过以下技术方案实现：

适用于激光增材制造的析出强化型中熵合金，所述析出强化型中熵合金为Ni_aCo_bCr_cAl_dM_e，其中，M为Ti、Ta、Nb和Mo中的一种或多种元素，a、b、c、d和e分别代表对应各元素的摩尔百分比，b＝20％-40％，c＝20％-25％，d1％，e0，d+e7％，a+b+c+d+e＝100％。

优选的，采用激光选区熔化成形技术进行制备。

进一步的，包括：

步骤1，中熵合金粉末制备及预处理

按照权利要求1所述摩尔百分比，取各元素对应的金属原料，采用真空气雾化法制备中熵合金预合金球形粉末，过筛，烘干，得到中熵合金粉末；

步骤2，激光选区熔化成形Ni_aCo_bCr_cAl_dM_e析出强化型中熵合金

根据待制备的中熵合金构件的几何形状建立三维实体模型并转换为STL格式的文件，导入激光选区熔化成形设备的建造软件中，进行分层处理；通入高纯氩气，使成形舱室内氧气含量低于300ppm，根据所设定的激光选区熔化成形的工艺参数及扫描策略，将中熵合金粉末逐层熔化成形，制备得到中熵合金构件。