钛钽铌锆高熵结构件及其制备方法与流程

本发明涉及材料领域，尤其涉及钛钽铌锆高熵结构件及其制备方法。

背景技术：

1、2004年，中国台湾叶筠蔚教授等提出一种由多种组元构成，打破传统合金设计方法的合金设计概念-高熵合金(high entropy alloy)，其具有高强度、高硬度、耐磨、抗氧化和腐蚀等性能。高熵合金以其特有的性能引起国内外学者的广泛关注。

2、目前，难熔高熵合金材料使用最多的制备方法是真空电弧熔炼法，但该技术制备的难熔高熵合金存在粗大的树枝晶组织和化学成分偏析等问题。放电等离子烧结工艺(spark plasma sintering,sps)集等离子活化、电阻加热和热压烧结为一体，能够在较低的烧结温度和较短的烧结时间内制备出各种合金材料，并且制备的合金具有致密度高、组织均匀和无成分偏析等特点，但sps工艺由于受石墨模具强度和尺寸的限制具有一定的局限性。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：提供钛钽铌锆高熵结构件及其制备方法，抗氧化性高，耐磨性能高，进一步促进在氢能、石油化工领域应用；制备方法的粉末利用率高，可实现由元素粉末组成的高熵结构件的直接成型。

2、本发明提供了钛钽铌锆高熵结构件的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤一：将ti、ta、nb、zr的元素粉末，按照等原子比混合，得到混合粉体；

4、步骤二：利用电子束粉床设备进行钛钽铌锆高熵结构件基体成型，成型的基体；

5、步骤三：在所述基体表面形成氮化物高熵涂层，得到钛钽铌锆高熵结构件。

6、进一步地，所述步骤一中，利用粉体混料机进行粉末混合。

7、进一步地，所述混合时的转速为，混料时间4～6小时。

8、进一步地，所述步骤二中，电流为15～25ma，扫描速率为0.5～0.8mm/s。

9、进一步地，所述步骤三中，形成氮化物高熵涂层时的氮化温度为800～950℃。

10、进一步地，所述步骤三中，采用辉光等离子氮化设备在钛钽铌锆高熵结构件表面获得一层氮化物高熵涂层。

11、本发明还提供了钛钽铌锆高熵结构件，包括：基体及其表面的氮化物高熵涂层；

12、所述基体为按照ti、ta、nb、zr等原子比经增材制造方法制成。

13、与现有技术相比，本发明的钛钽铌锆高熵结构件及其制备方法，具有如下

14、有益效果：

15、(1)采用电子束粉床制备钛钽铌锆高熵结构件，具有粉末利用率高，可实现由元素粉末组成的高熵结构件的直接成型。

16、(2)本发明在基体表面形成高熵氮化层，制备的钛钽铌锆高熵结构件抗氧化性及耐磨性能得到有效的提高，进一步促进钛钽铌锆高熵结构件在氢能及石油化工等领域的应用。

技术特征：

1.钛钽铌锆高熵结构件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的钛钽铌锆高熵结构件的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，利用粉体混料机进行粉末混合。

3.根据权利要求2所述的钛钽铌锆高熵结构件的制备方法，其特征在于，所述混合时的转速为，混料时间4～6小时。

4.根据权利要求1所述的钛钽铌锆高熵结构件的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，电流为15～25ma，扫描速率为0.5～0.8mm/s。

5.根据权利要求1所述的钛钽铌锆高熵结构件的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，形成氮化物高熵涂层时的氮化温度为800～950℃。

6.根据权利要求5所述的钛钽铌锆高熵结构件的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，采用辉光等离子氮化设备在钛钽铌锆高熵结构件表面获得一层氮化物高熵涂层。

7.钛钽铌锆高熵结构件，其特征在于，包括：基体及其表面的氮化物高熵涂层；

技术总结本发明涉及材料领域，尤其涉及钛钽铌锆高熵结构件及其制备方法。所述钛钽铌锆高熵结构件的制备方法为：将Ti、Ta、Nb、Zr的元素粉末，按照等原子比混合，得到混合粉体；利用电子束粉床设备进行钛钽铌锆高熵结构件基体成型，成型的基体；在所述基体表面形成氮化物高熵涂层，得到钛钽铌锆高熵结构件。本发明还包括由所述方法制备的钛钽铌锆高熵结构件。本发明的钛钽铌锆高熵结构件抗氧化性高，耐磨性能高，进一步促进在氢能、石油化工领域应用；制备方法的粉末利用率高，可实现由元素粉末组成的高熵结构件的直接成型。技术研发人员：夏体锐,付霄华,王思同,王鹤蓉,肖国平受保护的技术使用者：中核燕龙科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11