一种AlCoCrFeNi基抗磨高熵合金涂层的制备方法

本发明涉及表面工程，尤其涉及一种alcocrfeni基抗磨高熵合金涂层的制备方法。

背景技术：

1、随着现代工业的发展，机械零部件在抵抗磨损、腐蚀与断裂等方面的服役要求越来越苛刻。表面涂层技术是防护机械设备及其重要部件表面最基本的手段。在工件表面制备减摩抗磨性能良好的防护涂层是一种解决工件摩擦磨损问题的可行方法。

2、高熵合金作为21世纪初期提出的全新合金概念，区别于传统合金以一种或两种合金作为主要元素并辅以其他合金元素的设计理念，高熵合金是由5种或5种以上元素以等摩尔或近等摩尔比组成的合金，每种元素含量在5%-35%之间，其性能由所有组成元素共同决定。它具有高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应和“鸡尾酒效应”，能呈现简单的固溶体结构，表现出优异的力学性能、防腐蚀、抗辐照和耐磨损等性能，在航空、航天、核能、化工和武器装备等领域具有广阔应用前景。高熵合金在成分设计方面就有成千上万种组合，随着对成分设计研究的不断深入，高熵合金的体系日趋完善，但通过成分设计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应用。由于摩擦、磨损以及润滑是发生在相对运动部件的材料表面与界面处，因而可利用表面工程技术制备抗磨减摩功能防护涂层来进一步扩大高熵合金的应用范围。高熵合金涂层不仅具有高熵合金本体的优良性能，而且由于涂层中可包含亚稳相、强化相或特殊的纳米结构，使得某些机械和防护性能还能显著增强。

3、热喷涂是通过热源加热喷涂材料至熔融或半熔融态，利用高温高速焰流对其进行加温加速，使其与基体表面发生碰撞和结合，形成层状涂层的一种技术。热喷涂法制备的金属基及陶瓷基涂层兼具沉积速度很快、结合强度较高、抗磨性优良等特点，而且热喷涂技术生产成本较低，尤其适于各类不同的大尺寸构件和工业化量产，具有十分显著的技术和经济优势，因而被广泛应用于制备各类抗磨防护功能涂层。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种简单、易于实施的alcocrfeni基抗磨高熵合金涂层的制备方法。

2、为解决上述问题，本发明所述的一种alcocrfeni基抗磨高熵合金涂层的制备方法，其特征在于：该方法是指将alcocrfeni高熵合金粉末与cr采用球磨或机械方式混合均匀，即得复合粉末；所述复合粉末利用超音速火焰喷涂技术将其充分熔融后喷涂至预处理后的基材表面，即得alcocrfeni+cr涂层。

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进行配比，然后将纯度高于99.9%的al、fe、co、cr、ni原料经熔炼、喷雾冷却，过筛后即得粒度≤45 μm的粉末。

4、所述cr占复合粉末的质量百分比为0.2~8.0%。

5、所述超音速火焰喷涂的条件是指燃油流量为6.5~7.5 gph；载气为氩气，其流量为8~12 l/min；氧气流量为1800~1850 scfh；采取间断或连续喷涂方式，前后两次喷涂间隔大于2 s，喷涂距离300~500 mm。

6、所述预处理后的基材是指将基材先通过无水乙醇对其进行除油，然后采用去离子水超声清洗；再通过抛光除锈，经丙酮超声清洗、干燥后采用刚玉进行喷砂处理即得。

7、一种如上所述方法制得的alcocrfeni基抗磨高熵合金涂层。

8、本发明与现有技术相比具有以下优点：

9、1、本发明通过超音速火焰喷涂技术，制备得到了体心立方（bcc）相的alcocrfeni+cr涂层，制备得到的涂层具有较高的硬度值（硬度约11.50 gpa），进一步增强了涂层的减摩耐磨性能。

10、2、本发明方法简单，易于实现，所获得的alcocrfeni+cr涂层适用于机械工程零部件表面，在大规模器件的磨损防护领域及苛刻环境中的机械的减摩抗磨方面具有较好的应用前景。

技术特征：

1.一种alcocrfeni基抗磨高熵合金涂层的制备方法，其特征在于：该方法是指将alcocrfeni高熵合金粉末与cr采用球磨或机械方式混合均匀，即得复合粉末；所述复合粉末利用超音速火焰喷涂技术将其充分熔融后喷涂至预处理后的基材表面，即得alcocrfeni+cr涂层。

2.如权利要求1所述的一种alcocrfeni基抗磨高熵合金涂层的制备方法，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进行配比，然后将纯度高于99.9%的al、fe、co、cr、ni原料经熔炼、喷雾冷却，过筛后即得粒度≤45 μm的粉末。

3.如权利要求1所述的一种alcocrfeni基抗磨高熵合金涂层的制备方法，其特征在于：所述cr占复合粉末的质量百分比为0.2~8.0%。

4.如权利要求1所述的一种alcocrfeni基抗磨高熵合金涂层的制备方法，其特征在于：所述超音速火焰喷涂的条件是指燃油流量为6.5~7.5 gph；载气为氩气，其流量为8~12 l/min；氧气流量为1800~1850 scfh；采取间断或连续喷涂方式，前后两次喷涂间隔大于2 s，喷涂距离300~500 mm。

5.一种如权利要求1~4任一项所述方法制得的alcocrfeni基抗磨高熵合金涂层。

技术总结本发明涉及一种AlCoCrFeNi基抗磨高熵合金涂层的制备方法，该方法是指将AlCoCrFeNi高熵合金粉末与Cr采用球磨或机械方式混合均匀，即得复合粉末；所述复合粉末利用超音速火焰喷涂技术将其充分熔融后喷涂至预处理后的基材表面，即得AlCoCrFeNi+Cr涂层。本发明方法简单，易于实现，所获得的AlCoCrFeNi+Cr涂层具有优异的抗磨性能，适用于机械工程零部件表面，在大规模器件的磨损防护领域及苛刻环境中的机械的减摩抗磨方面具有较好的应用前景。技术研发人员：梁爱民,王丛丛,强力,张俊彦受保护的技术使用者：中国科学院兰州化学物理研究所技术研发日：技术公布日：2025/1/6