一种增材制造用含Be镁高熵合金粉末及制备方法与流程

本发明属于合金粉末制造，具体涉及一种增材制造用含be镁高熵合金粉末及制备方法。

背景技术：

1、镁合金作为最轻的金属工程材料被广泛应用于航空、航天、新能源汽车等领域，而现阶段使用的镁合金材料多为铸造镁合金力学性能不高，无法满足新一代航空、航天产品的严苛性能要求。随着增材制造技术的不断推广，镁合金增材制造技术也逐步进入学者的研究视野，但市场上现有的镁合金增材制造粉末都是用铸造镁合金雾化制成，无法最大化凸显镁合金高比强度、高比刚度的性能优势。

2、传统增材制造用镁合金粉末均是az91、az31、az61、we43、gz151k等铸造镁合金材料雾化制成。常规的镁合金材料力学性能不高，铸造抗拉强度通常不超过200mpa。现有的镁合金增材制造技术虽可利用技术自身优势提升镁合金零件的性能，但因为材料均为常规牌号合金或是稀土合金，使得此类合金成形出的镁合金零件性能不够，或是因为稀土元素含量高而容易开裂，或是无法满足较为严苛的性能要求。从而使得镁合金增材制造技术的应用受限。

3、由于高熵合金特有的“鸡尾酒”效应，可有效提高合金的强度、耐高温性和耐蚀性。在现有已公布的专利中仅zl202210498779.9与本相技术近，但zl202210498779.9采用的是mg、al、zn、sc、co各大主元，主要是提高了合金的强度和硬度，无法进一步适用于耐蚀性要求较高的环境。

4、因此，目前传统增材制造用镁合金粉末存在力学性能低或者容易开裂等综合性能低的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种增材制造用含be镁高熵合金粉末及制备方法，以解决目前传统增材制造用镁合金粉末存在力学性能低或者容易开裂等综合性能低的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一方面，本说明书提供一种增材制造用含be镁高熵合金粉末，包括：

4、所述含be镁高熵合金粉末的五大主元分别是mg元素、al元素、ti元素、mn元素以及cu元素；所述含be镁高熵合金粉末中含有be元素。

5、另一方面，本说明书提供一种增材制造用含be镁高熵合金粉末的制备方法，包括：

6、步骤102，基于预设摩尔比和预设质量比进行含be镁高熵合金原材料配制；所述含be镁高熵合金原材料为由五大主元的纯金属锭和金属be制作而成的合金原材料；

7、步骤104，采用磁悬浮真空熔化和氩气悬浮搅拌的方式对含be镁高熵合金原材料进行熔炼，获得含be镁高熵合金液体；

8、步骤106，采用绝氧闭环的方式在惰性气体环境中使用高速碟式离心雾化法对含be镁高熵合金液体进行粉末制备，并将制备好的粉末引入缓冲罐中进行缓冲，获得含be镁高熵合金粉末；

9、步骤108，采用目标范围值的筛网对含be镁高熵合金粉末进行多次筛分，获得增材制造用的目标粒径范围内的含be镁高熵合金粉末。

10、基于上述技术方案，本说明书能够获得如下技术效果：

11、（1）采用该镁高熵合金配方，提升合金耐蚀性能；

12、（2）采用少量的be元素提升合金性能，代替传统镁合金中稀土元素的作用。

13、有益效果：传统镁合金虽然质轻、比强度高、比刚度高，但其强度低、耐磨性差、高温性能差，限制了镁合金材料的应用范围，本发明通过采用高熵合金的方式，充分发挥出各主元的特性，以提升合金的强度、耐磨性及高温性能，有助于拓展镁合金的应用范围。

14、本方法采用多主元高熵合金的方式，提出mg、al、ti、mn、cu元素为镁高熵合金的五大主元，五种金属元素原子半径十分接近，非常契合高熵合金主元选择原则，主元中的ti元素可提高合金的强度和耐蚀性、cu元素可提高合金的晶间腐蚀性能，使合金的耐热性、耐蚀性及力学性能得到同步提升。且本方案在高熵合金的基础上添加少量的be元素，在合金中起到细化晶粒的作用，进一步提升高熵合金的性能，从而解决目前传统增材制造用镁合金粉末存在力学性能低或者容易开裂等综合性能低的问题。

技术特征：

1.一种增材制造用含be镁高熵合金粉末，其特征在于，所述含be镁高熵合金粉末的五大主元分别是mg元素、al元素、ti元素、mn元素以及cu元素；所述含be镁高熵合金粉末中含有be元素；所述含be镁高熵合金粉末中五大主元的物质的量之比为5-35%；所述含be镁高熵合金粉末中五大主元的摩尔比之和为100%，其中mg元素的摩尔百分比为28~35%、ai元素的摩尔百分比为13~28%、ti元素的摩尔百分比为5~19%、mn元素的摩尔百分比为6~20%、cu元素的摩尔百分比为5~20%；所述含be镁高熵合金粉末中be元素占总质量的0.2%~0.9%。

2.一种如权利要求1所述增材制造用含be镁高熵合金粉末的制备方法，其特征在于，包括：

3.根据权利要求2所述的增材制造用含be镁高熵合金粉末的制备方法，其特征在于，所述基于预设摩尔比和预设质量比进行含be镁高熵合金原材料配制的步骤包括：

4.根据权利要求2所述的增材制造用含be镁高熵合金粉末的制备方法，其特征在于，所述熔炼的温度范围为1600~2000摄氏度。

5.根据权利要求2所述的增材制造用含be镁高熵合金粉末的制备方法，其特征在于，所述采用绝氧闭环的方式在惰性气体环境中使用高速碟式离心雾化法对含be镁高熵合金液体进行粉末制备，并将制备好的粉末引入缓冲罐中进行缓冲，获得含be镁高熵合金粉末的步骤包括：

6.根据权利要求2所述的增材制造用含be镁高熵合金粉末的制备方法，其特征在于，所述目标粒径范围为15~53µm或13~63µm。

7.根据权利要求2所述的增材制造用含be镁高熵合金粉末的制备方法，其特征在于，当mg、al、ti、mn、cu五种金属的预设摩尔比为35:23:10:15:17时，对应的be金属的预设质量比为0.4%；当mg、al、ti、mn、cu五种金属的预设摩尔比为28:27:15:16:14时，对应的be金属的预设质量比为0.6%。

技术总结本说明书公开了一种增材制造用含Be镁高熵合金粉末及制备方法，涉及合金粉末制造技术领域，包括五大主元分别是Mg、Al、Ti、Mn以及Cu；所述含Be镁高熵合金粉末中含有Be元素，方法包括基于预设摩尔比和预设质量比进行含Be镁高熵合金原材料配制；采用磁悬浮真空熔化和氩气悬浮搅拌的方式对含Be镁高熵合金原材料进行熔炼，获得含Be镁高熵合金液体；采用绝氧闭环的方式在惰性气体环境中使用高速碟式离心雾化法对含Be镁高熵合金液体进行粉末制备，获得含Be镁高熵合金粉末；对含Be镁高熵合金粉末进行多次筛分，获得增材制造用的目标粒径范围的含Be镁高熵合金粉末，以解决目前传统增材制造用镁合金粉末存在力学性能低或者容易开裂等综合性能低的问题。技术研发人员：石海,贾炅昱,马磊,黄斌,胡晓将,胡乃宽,莫倩,王长斌受保护的技术使用者：贵州航天风华精密设备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13