一种FeCoNiSix中熵合金及其激光增材制造方法

本发明涉及中熵合金领域，具体涉及一种feconisix中熵合金及其激光增材制造方法。

背景技术：

1、具有优异软磁性能的材料因其高饱和磁化强度，低矫顽力，以及高磁导率在现如今的电子元器件，生物医药，航天船舶，通讯导航等方面被广泛运用。但是因为良好的软磁性能通常需要牺牲其机械性能才得以实现，这也大大限制了许多关键器件的机械使用条件。现有硅钢片以及大部分的铁氧体已然不能够满足未来的电子元件需求。在未来，电子元件中的许多元件如电机转子，小型变压器，脉冲变压器能否突破更加轻量化，更加精准化，更加实用化，使用寿命更长的关键就是需要突破软磁材料的使用限制条件。因此，设计一种具有优异的抗拉伸性能且同时具备优异软磁性能的材料是非常迫切需要突破的重要技术。

2、中熵合金是指由三种或三种以上的金属元素组成，若经合理的成分设计，可以达到所需要的软磁性与机械性能的效果，有希望能够设计出一种满足困难服役条件的高熵磁性材料。目前，金属fe、co、ni三种元素由于其优异的磁性能优势(强磁性元素)而被广泛的用于制作磁性材料。如现有的高熵磁性材料feconisial、feconicrcu、feconisimn等高熵合金已经被证实确实存在优异的软磁性能。但中熵合金因为在性能上并不输于高熵合金，其同时具有在结构上简单的简单固溶体，性能上表现出高温稳定性，高强度，高耐腐性。现目前，基于中熵合金设计的各类搅拌桨叶片，保护涂层、吸波材料、屏蔽材料等领域内受到广泛运用，如现有的硅钢片、铁氧体等。

3、目前比较主流的制备中熵合金的方法大多数为真空熔炼或者是激光熔覆的方法。而真空熔炼所提炼出来的样品经常会存在铸造缺陷，比如较为严重的成分偏析，以及气孔。激光熔覆由于其快冷与快热的特点可以让材料得到更细的晶粒，但激光熔覆的样品受到基材稀释率的影响，使得材料的最终化学成分常常偏离理想设计成分。

4、激光增材制造是一种基于分层制造原理，根据逐层累加的方法，将粉末通过预先设计好的数字化模型制造为实体零件的一种新型制造技术。其不仅保存了可实现快冷快热的特点，还解决了材料因激光加热稀释率高的问题。多层沉积使得熔池数量变多，制造金属的内部致密度得到大大的提升。传统制造技术无法解决的造型成型较难的合金也可以在激光增材制造技术下成功制备。因其种种易造型，高能量密度，低稀释率的一些特点，激光增材制造技术也正在快速进入生活中的各个领域，逐步提升现代制造加工技术。有望在未来成为我国主流的合金制造加工技术，推动助力我国工业加工技术向前快速发展。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对上述存在的技术问题，提供一种feconisix中熵合金及其激光增材制造方法，促使材料的内部形成大的晶粒与织构，使得材料在激光制备加工时的流动性能变好，在保证材料饱和磁化强度的不降低太多的情况下使得机械性能得以提升。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种激光增材制造feconisix中熵合金的方法，其特征在于，按照如下步骤制备：

3、1)按照feconisix的原子量，准确称取feconi合金粉以及si粉，其中x为0.1-0.3。

4、2)将称取好的粉末放入球磨罐中球磨，为防止粉末粘结，加入适量酒精，使得粉末混合均匀，然后烘干、过筛、干燥保存；

5、3)选择304l不锈钢作为基材，使用砂磨机对基材表面进行打磨以除去表面氧化皮，直到露出光亮面，清洗去除表面油污。

6、4)将送粉速率设定为固定值，设定激光加工合金粉末层数，并从下而上逐层搭接熔化沉积，送粉嘴与激光头同步输出作用得到feconisix中熵合金涂层。

7、上述方案中：feconi合金粉粉末粒度为45-105μm，纯度均≥99.9％。

8、上述方案中：球磨参数为球料比为5：1，球磨转数250-300rpm/min，球磨时间t＝1-2h。

9、上述方案中：采用酒精清洗304l不锈钢表面油污。过筛过50-80目筛。过50-80目筛均可。

10、上述方案中：使用激光器型号为rc-lms-6000-r光纤激光器，激光增材制造参数为激光功率p＝1000w,扫描速率v＝18mm/s，送粉速率为2r/min,层高：0.34mm,光斑直径为3mm,气流密度为25l/min,离焦量300mm。

11、一种所述激光增材制造feconisix中熵合金的方法制备得到的feconisix中熵合金。

12、feconi合金具有优异的软磁性能以及非常良好的延展性能，co为自钝化元素与强磁性元素，fe、ni也均是强磁性元素而si是顺磁性元素。但是feconi合金成型后在磁性能上表现出较大的矫顽力且较低的磁导率，在机械性能上其拉伸性能较差。本发明加入少量的si元素到feconi合金体系中以降低的体系内部的磁滞损耗和涡流损耗，并提高材料的磁导率。同时，加入si后促使了材料的内部形成大的晶粒与织构，使得材料在激光制备加工时的流动性能变好，在保证材料饱和磁化强度的不降低太多的情况下使得机械性能得以提升。

13、本发明所制备的feconisix中熵合金涂层在拉伸过程中出现了韧窝，说明材料断裂时发生了塑性变形，具有塑性好，最优为feconisi0.2，其屈服强度达到287.3mpa，抗拉强度达到551.2mpa，延伸率可达39％。vsm曲线测得四组曲线饱和磁化强度高、矫顽力低，其中feconisi0.2的饱和磁化强度ms为155emu/g，矫顽力hc为80a/m(1oe)。同时，利用激光增材制造高熵磁性材料为当前较为新颖的方法，制备过程中出现的织构与大晶粒会促进机械性能的提升。

技术特征：

1.一种激光增材制造feconisix中熵合金的方法，其特征在于，按照如下步骤制备：

2.根据权利要求1所述激光增材制造feconisix中熵合金的方法，其特征在于：feconi合金粉粉末粒度为45-105μm，纯度均≥99.9％。

3.根据权利要求1或2所述激光增材制造feconisix中熵合金的方法，其特征在于：球磨参数为球料比为5：1，球磨转数250-300rpm/min，球磨时间t＝1-2h。

4.根据权利要求3所述激光增材制造feconisix中熵合金的方法，其特征在于：采用酒精清洗304l不锈钢表面油污。

5.根据权利要求4所述激光增材制造feconisix中熵合金的方法，其特征在于：使用激光器型号为rc-lms-6000-r光纤激光器，激光增材制造参数为激光功率p＝1000w,扫描速率v＝18mm/s，送粉速率为2r/min,层高：0.34mm,光斑直径为3mm,气流密度为25l/min,离焦量300mm。

6.根据权利要求4所述激光增材制造feconisix中熵合金的方法，其特征在于：过筛过50-80目筛。

7.一种权利要求1-6任一项所述激光增材制造feconisix中熵合金的方法制备得到的feconisix中熵合金。

技术总结本发明公开了一种激光增材制造FeCoNiSi<subgt;x</subgt;中熵合金的方法，按照如下步骤制备：按照FeCoNiSi<subgt;x</subgt;的原子量，准确称取FeCoNi合金粉以及Si粉，将称取好的粉末放入球磨罐中球磨，为防止粉末粘结，加入适量酒精，使得粉末混合均匀，然后烘干、过筛、干燥保存；选择304L不锈钢作为基材，砂磨、清洗去除表面油污。将送粉速率设定为固定值，设定激光加工合金粉末层数，并从下而上逐层搭接熔化沉积，送粉嘴与激光头同步输出作用得到FeCoNiSi<subgt;x</subgt;中熵合金涂层。促使材料的内部形成大的晶粒与织构，使得材料在激光制备加工时的流动性能变好，在保证材料饱和磁化强度的不降低太多的情况下使得机械性能得以提升。技术研发人员：刘其斌,杨阳,贾义旺,郭亚雄,廖天海受保护的技术使用者：贵州大学技术研发日：技术公布日：2024/8/1