本發(fā)明涉及表面工程，尤其涉及一種alcocrfeni基抗磨高熵合金涂層的制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，機(jī)械零部件在抵抗磨損、腐蝕與斷裂等方面的服役要求越來(lái)越苛刻。表面涂層技術(shù)是防護(hù)機(jī)械設(shè)備及其重要部件表面最基本的手段。在工件表面制備減摩抗磨性能良好的防護(hù)涂層是一種解決工件摩擦磨損問(wèn)題的可行方法。

2、高熵合金作為21世紀(jì)初期提出的全新合金概念，區(qū)別于傳統(tǒng)合金以一種或兩種合金作為主要元素并輔以其他合金元素的設(shè)計(jì)理念，高熵合金是由5種或5種以上元素以等摩爾或近等摩爾比組成的合金，每種元素含量在5%-35%之間，其性能由所有組成元素共同決定。它具有高熵效應(yīng)、晶格畸變效應(yīng)、遲滯擴(kuò)散效應(yīng)和“雞尾酒效應(yīng)”，能呈現(xiàn)簡(jiǎn)單的固溶體結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能、防腐蝕、抗輻照和耐磨損等性能，在航空、航天、核能、化工和武器裝備等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。高熵合金在成分設(shè)計(jì)方面就有成千上萬(wàn)種組合，隨著對(duì)成分設(shè)計(jì)研究的不斷深入，高熵合金的體系日趨完善，但通過(guò)成分設(shè)計(jì)提升高熵合金性能有限，并且高熵合金的高成本限制了其在工程中的應(yīng)用。由于摩擦、磨損以及潤(rùn)滑是發(fā)生在相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的材料表面與界面處，因而可利用表面工程技術(shù)制備抗磨減摩功能防護(hù)涂層來(lái)進(jìn)一步擴(kuò)大高熵合金的應(yīng)用范圍。高熵合金涂層不僅具有高熵合金本體的優(yōu)良性能，而且由于涂層中可包含亞穩(wěn)相、強(qiáng)化相或特殊的納米結(jié)構(gòu)，使得某些機(jī)械和防護(hù)性能還能顯著增強(qiáng)。

3、熱噴涂是通過(guò)熱源加熱噴涂材料至熔融或半熔融態(tài)，利用高溫高速焰流對(duì)其進(jìn)行加溫加速，使其與基體表面發(fā)生碰撞和結(jié)合，形成層狀涂層的一種技術(shù)。熱噴涂法制備的金屬基及陶瓷基涂層兼具沉積速度很快、結(jié)合強(qiáng)度較高、抗磨性優(yōu)良等特點(diǎn)，而且熱噴涂技術(shù)生產(chǎn)成本較低，尤其適于各類不同的大尺寸構(gòu)件和工業(yè)化量產(chǎn)，具有十分顯著的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，因而被廣泛應(yīng)用于制備各類抗磨防護(hù)功能涂層。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種簡(jiǎn)單、易于實(shí)施的alcocrfeni基抗磨高熵合金涂層的制備方法。

2、為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所述的一種alcocrfeni基抗磨高熵合金涂層的制備方法，其特征在于：該方法是指將alcocrfeni高熵合金粉末與cr采用球磨或機(jī)械方式混合均勻，即得復(fù)合粉末；所述復(fù)合粉末利用超音速火焰噴涂技術(shù)將其充分熔融后噴涂至預(yù)處理后的基材表面，即得alcocrfeni+cr涂層。

3、所述alcocrfeni高熵合金粉末按下述方法制得：首先按alxcocrfeni，x=0.5~3.0進(jìn)行配比，然后將純度高于99.9%的al、fe、co、cr、ni原料經(jīng)熔煉、噴霧冷卻，過(guò)篩后即得粒度≤45?μm的粉末。

4、所述cr占復(fù)合粉末的質(zhì)量百分比為0.2~8.0%。

5、所述超音速火焰噴涂的條件是指燃油流量為6.5~7.5?gph；載氣為氬氣，其流量為8~12?l/min；氧氣流量為1800~1850?scfh；采取間斷或連續(xù)噴涂方式，前后兩次噴涂間隔大于2?s，噴涂距離300~500?mm。

6、所述預(yù)處理后的基材是指將基材先通過(guò)無(wú)水乙醇對(duì)其進(jìn)行除油，然后采用去離子水超聲清洗；再通過(guò)拋光除銹，經(jīng)丙酮超聲清洗、干燥后采用剛玉進(jìn)行噴砂處理即得。

7、一種如上所述方法制得的alcocrfeni基抗磨高熵合金涂層。

8、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

9、1、本發(fā)明通過(guò)超音速火焰噴涂技術(shù)，制備得到了體心立方（bcc）相的alcocrfeni+cr涂層，制備得到的涂層具有較高的硬度值（硬度約11.50?gpa），進(jìn)一步增強(qiáng)了涂層的減摩耐磨性能。

10、2、本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，所獲得的alcocrfeni+cr涂層適用于機(jī)械工程零部件表面，在大規(guī)模器件的磨損防護(hù)領(lǐng)域及苛刻環(huán)境中的機(jī)械的減摩抗磨方面具有較好的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種alcocrfeni基抗磨高熵合金涂層的制備方法，其特征在于：該方法是指將alcocrfeni高熵合金粉末與cr采用球磨或機(jī)械方式混合均勻，即得復(fù)合粉末；所述復(fù)合粉末利用超音速火焰噴涂技術(shù)將其充分熔融后噴涂至預(yù)處理后的基材表面，即得alcocrfeni+cr涂層。

2.如權(quán)利要求1所述的一種alcocrfeni基抗磨高熵合金涂層的制備方法，其特征在于：所述alcocrfeni高熵合金粉末按下述方法制得：首先按alxcocrfeni，x=0.5~3.0進(jìn)行配比，然后將純度高于99.9%的al、fe、co、cr、ni原料經(jīng)熔煉、噴霧冷卻，過(guò)篩后即得粒度≤45?μm的粉末。

3.如權(quán)利要求1所述的一種alcocrfeni基抗磨高熵合金涂層的制備方法，其特征在于：所述cr占復(fù)合粉末的質(zhì)量百分比為0.2~8.0%。

4.如權(quán)利要求1所述的一種alcocrfeni基抗磨高熵合金涂層的制備方法，其特征在于：所述超音速火焰噴涂的條件是指燃油流量為6.5~7.5?gph；載氣為氬氣，其流量為8~12?l/min；氧氣流量為1800~1850?scfh；采取間斷或連續(xù)噴涂方式，前后兩次噴涂間隔大于2?s，噴涂距離300~500?mm。

5.一種如權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述方法制得的alcocrfeni基抗磨高熵合金涂層。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種AlCoCrFeNi基抗磨高熵合金涂層的制備方法，該方法是指將AlCoCrFeNi高熵合金粉末與Cr采用球磨或機(jī)械方式混合均勻，即得復(fù)合粉末；所述復(fù)合粉末利用超音速火焰噴涂技術(shù)將其充分熔融后噴涂至預(yù)處理后的基材表面，即得AlCoCrFeNi+Cr涂層。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，所獲得的AlCoCrFeNi+Cr涂層具有優(yōu)異的抗磨性能，適用于機(jī)械工程零部件表面，在大規(guī)模器件的磨損防護(hù)領(lǐng)域及苛刻環(huán)境中的機(jī)械的減摩抗磨方面具有較好的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：梁愛(ài)民,王叢叢,強(qiáng)力,張俊彥
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6