[发明专利]一种耐磨阻燃多主元合金及涂层的制备方法

说明书

本发明提供一种耐磨阻燃多主元合金及涂层制备方法。多主元合金质量百分比为：10.0％～25.0％的Ti、15～30％的Ni、15％～30％的Cr、15％～30％的V，此外，还包含0.1％～4.0％的Si。耐磨阻燃多主元合金及涂层采用电火花沉积方法制备，采用熔炼浇铸、粉末冶金及选择性激光烧结制备多主元合金的电极材料制作电火花沉积电极，沉积工艺为电压50～200V、电容30～270uF、频率120～2000Hz、沉积速率1～4cm²/min，采用氩气保护。本发明可获得高硬度、高耐磨性及高阻燃等优异性能于一体的优质涂层，特别适用于高温环境下同时要求阻燃及耐磨的钛合金表面防护。

技术领域

本发明属于涂层制备领域，特别涉及一种耐磨阻燃多主元合金及涂层制备方法，适用于钛合金表面耐磨和阻燃防护。

背景技术

随着高推重比先进发动机对钛合金需求量的提升与钛火倾向性增大的矛盾日益凸显，开展钛合金表面阻燃防护涂层技术研究，开发高硬度、耐磨损、抗燃烧的合金材料体系的需求日渐迫切。

近十余年来新发展起来的多主元合金被视为最近几十年来合金化理论的三大突破之一。不同于传统合金有明确的基体元素，多主元合金通常包含至少四种比例相近的合金元素，通过多种主元相互混合产生的高熵效应，可以增加元素的相容性，使得多主元合金凝固后往往形成较简单相组成和显微组织。多主元合金具备热力学上的高熵效应、动力学上的缓慢扩散效应、晶体结构上的晶格错配效应和性能上的鸡尾酒效应等四大效应，赋予其可同时具有高的强度、硬度，耐高温软化，优良的耐磨性、抗高温氧化性等多种优异性能。多主元合金突破了传统合金只含有一种或两种主要合金元素的限制，通过合理的成分设计，有望获得较高的强硬度、耐磨性以及阻燃性能，这为钛合金表面的阻燃合金涂层的设计提供新思路。

目前，关于钛合金表面耐磨阻燃的多主元合金涂层，仍存种种不足：

(1)如已公开专利CN111139471A中，通过采用Zr元素来提升多主元合金的性能，目前，Zr的市场价格每千克约为1000元，造成了整体的多主元合金成本的急剧上升；

(2)如已公开专利CN110079798A中，虽然该多主元合金具有较为优良的耐磨性能，但阻燃性能的提升却不理想；

(3)在涂层制备方式方面，目前多采用激光熔覆、磁控溅射等方法，但熔覆层质量不稳定，容易开裂，熔覆过程难以控制，且存在气孔，组织成分不均多层熔覆界面结合较弱等问题，同时激光熔覆相对较高的成本限制了它的大范围使用；磁控溅射的涂层厚度受限，无法形成毫米级较厚的涂层，而且涂层的结合强度不佳，制备工艺较复杂，靶材利用率较低。

因此，有必要研制一种具备耐磨、阻燃等性能特点于一体的原材料成本较低的耐磨阻燃多主元合金涂层及制备方法。

发明内容

为解决上述现有技术的问题及缺点，本发明以高熵合金多主元的设计思路为基础，设计并提供一种耐磨阻燃多主元合金及涂层制备方法。

本发明采用如下技术方案：

一种耐磨阻燃多主元合金，该多主元合金成分质量百分比为：10.0％～25.0％的Ti、15～30％的Ni、15％～30％的Cr、15％～30％的V。

优选的，多主元耐磨阻燃合金成分中包含0.1％～4.0％的Si。

优选的，多主元耐磨阻燃合金组织中含有30％～40％的Laves相。

优选的，多主元耐磨阻燃合金的显微硬度在600～1000HV间。

本发明同时提供一种耐磨阻燃多主元合金涂层的制备方法，基于电火花沉积技术，主要步骤如下：

S1、电极制备：将所述的耐磨阻燃多主元合金材料加工成直径3mm～10mm 的棒状电极；