用于3D打印的高熵合金粉末及应用其制备高熵合金涂层的方法技术

用于3D打印的高熵合金粉末及应用其制备高熵合金涂层的方法，本发明专利技术属于涂层制备技术领域，它为了改善现有用于3D打印粉末材料的耐磨损性能。本发明专利技术高熵合金粉末按原子百分含量由Ni：16％～25％、Co：16％～25％、Cr：16％～25％、Ti：16％～25％和V：16％～25％组成。制备方法：一、原料进行球磨混合，得到混合粉末；二、打磨、清洗基体；三、混合粉末置于3D打印设备的送粉器中，采用激光选择性烧结在基体表面形成高熵合金涂层。本发明专利技术采用激光选择性烧结来制备NiCoCrTiV涂层，具有高硬度、耐磨损、耐腐蚀等优点。本发明专利技术在3D打印领域中能得到广泛使用。

【技术实现步骤摘要】
用于3D打印的高熵合金粉末及应用其制备高熵合金涂层的方法
本专利技术属于涂层制备
，具体涉及一种用于3D打印的高熵合金粉末并制备高熵合金涂层的方法。
技术介绍
高熵合金因具有较高的熵值和原子不易扩散的特性，容易获得热稳定性高的固溶体相和纳米结构，甚至非晶结构，其性能优于传统合金。多组元高熵合金是一个新发展起来的合金体系，具有很高的学术研究价值和巨大的工业发展潜力。同样地，高熵合金涂层也具有良好的抗高温氧化以及耐腐蚀性能，是一种潜在的高性能涂层体系，可用于一些比较苛刻的环境下服役。3D打印，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种3D打印技术打印而成的零部件。3D打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的方式，并以不同层构建创建部件。3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。对于高熵合金粉末用于3D打印的报道还鲜有见到。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了改善现有用于3D打印粉末材料的耐磨损性能，而提供用于3D打印的高熵合金粉末及应用其制备高熵合金涂层的方法。本专利技术用于3D打印的高熵合金粉末按原子百分含量由Ni：16％～25％、Co：16％～25％、Cr：16％～25％、Ti：16％～25％和V：16％～25％组成。本专利技术应用高熵合金粉末制备高熵合金涂层的方法按以下步骤实现：一、按原子百分含量为16％～25％的Ni、16％～25％的Co、16％～25％的Cr、16％～25％的Ti和16％～25％的V称取Ni粉、Co粉、Cr粉、Ti粉和V粉作为原料，然后将原料置于球磨机中进行球磨处理，得到混合粉末；二、使用砂纸将基体的表面打磨光滑，然后使用无水乙醇和丙酮依次清洗打磨后的基体，喷砂粗化得到粗化后的基体；三、将步骤一得到的混合粉末置于3D打印设备的送粉器中，采用激光选择性烧结法，控制激光输出功率P＝500～700W，光斑直径D＝4～6mm，在粗化后的基体表面得到高熵合金涂层。本专利技术通过向高熵合金中添加Ti和V元素，来改善高熵合金的性能，并科学优化Ni、Co、Cr、Ti和V元素的配比。相比于现用于高熵合金的制备方法，本专利技术所采用的激光选择性烧结具有高的加热和冷却速率，对基体的热影响小，涂层晶粒细小且在基体中分布均匀，涂层与基体为冶金结合，结合强度高，涂层厚度最高可达到5～8毫米。本专利技术采用激光选择性烧结来制备NiCoCrTiV涂层，元素烧损率小，得到的高熵合金涂层具有高硬度、高强度、耐磨损、耐腐蚀等性能，耐磨损性能好于45号钢。同时工艺重复性以及可操作性大大提高，此高熵合金涂层在3D打印领域中能得到广泛使用。附图说明图1为实施例一制备得到的NiCoCrTiV高熵合金涂层的表面形貌图；图2为实施例一制备得到的NiCoCrTiV高熵合金涂层经摩擦磨损后的形貌图。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式用于3D打印的高熵合金粉末按原子百分含量由Ni：16％～25％、Co：16％～25％、Cr：16％～25％、Ti：16％～25％和V：16％～25％组成。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是用于3D打印的高熵合金粉末按原子百分含量由Ni：18％～22％、Co：18％～22％、Cr：18％～22％、Ti：18％～22％和V：18％～22％组成。具体实施方式三：本实施方式应用高熵合金粉末制备高熵合金涂层的方法按以下步骤实现：一、按原子百分含量为16％～25％的Ni、16％～25％的Co、16％～25％的Cr、16％～25％的Ti和16％～25％的V称取Ni粉、Co粉、Cr粉、Ti粉和V粉作为原料，然后将原料置于球磨机中进行球磨处理，得到混合粉末；二、使用砂纸将基体的表面打磨光滑，然后使用无水乙醇和丙酮依次清洗打磨后的基体，喷砂粗化得到粗化后的基体；三、将步骤一得到的混合粉末置于3D打印设备的送粉器中，采用激光选择性烧结法，控制激光输出功率P＝500～700W，光斑直径D＝4～6mm，在粗化后的基体表面得到高熵合金涂层。本实施方式首先利用机械合金化制备高熵合金粉末，然后利用3D打印技术来制备高熵合金涂层，得到综合性能优良的高熵合金涂层。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是步骤一按原子百分含量为20％的Ni、20％的Co、20％的Cr、20％的Ti和20％的V称取Ni粉、Co粉、Cr粉、Ti粉和V粉作为原料。其它步骤及参数与具体实施方式三相同。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式三或四不同的是步骤一中所述的Ni粉、Co粉、Cr粉、Ti粉和V粉的粒径均小于45um。其它步骤及参数与具体实施方式三或四相同。具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式三至五之一不同的是步骤一中所述Ni粉、Co粉、Cr粉、Ti粉和V粉的纯度均在99.5％以上。其它步骤及参数与具体实施方式三至五之一相同。具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式三至六之一不同的是步骤一中将原料置于球磨机中按球料质量比为10:1进行球磨处理。其它步骤及参数与具体实施方式三至六之一相同。具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式三至七之一不同的是步骤三控制激光输出功率P＝600W，扫描速度V＝3mm/s，光斑直径D＝5mm。其它步骤及参数与具体实施方式三至八之一相同。实施例一：本实施例应用高熵合金粉末制备高熵合金涂层的方法按以下步骤实现：一、称取11.7534g的Ni粉、10.4767g的Co粉、11.8159g的Cr粉、9.6299g的Ti粉和10.1499g的V粉作为原料，然后将原料置于行星式高能球磨机中进行球磨处理，得到混合粉末，其中球料质量比为10:1，转速为300rpm，选用氧化锆陶瓷罐和氧化锆陶瓷球进行球磨；二、使用砂纸将基体45号钢的表面打磨光滑，然后使用无水乙醇和丙酮依次清洗打磨后的基体，喷砂粗化得到粗化后的基体；三、将步骤一得到的混合粉末置于3D打印设备的送粉器中，采用激光选择性烧结法，控制激光输出功率P＝600W，扫描速度V＝3mm/s，光斑直径D＝5mm，在粗化后的基体表面得到NiCoCrTiV高熵合金涂层。实施例二：本实施例与实施例一不同的是步骤一称取5.869g的Ni粉、5.200g的Co粉、5.893g的Cr粉、4.787g的Ti粉和5.094g的V粉作为原料。本实施例制备的化学式为NiCoCrTiV的高熵合金涂层在HT-1000摩擦磨损试验机上进行实验，以WC球为对磨材料，载荷2000g，球磨时间20min，并与45钢进行结果对比。磨损失重如表一，说明所制备的高熵合金涂层耐磨损性能好于45号钢，可用于强摩擦磨损的环境中服役。表一磨损前质量(g)磨损后(g)磨损失重(g)45#59.284059.26760.0164NiCrCoTiV57.102257.09850.0037本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于3D打印的高熵合金粉末，其特征在于该用于3D打印的高熵合金粉末按原子百分含量由Ni：16％～25％、Co：16％～25％、Cr：16％～25％、Ti：16％～25％和V：16％～25％组成。

【技术特征摘要】
1.用于3D打印的高熵合金粉末，其特征在于该用于3D打印的高熵合金粉末按原子百分含量由Ni：19.95％、Co：17.55％、Cr：22.60％、Ti：19.95％和V：19.95％组成。2.一种采用权利要求1所述高熵合金粉末制备高熵合金涂层的方法，其特征在于按下列步骤实现：一、按原子百分含量为19.95％的Ni、17.55％的Co、22.60％的Cr、19.95％的Ti和19.95％的V称取Ni粉、Co粉、Cr粉、Ti粉和V粉作为原料，然后将原料置于行星式高能球磨机中进行球磨处理，得到混合粉末，其中球料质量比为10:1，转速为3...

【专利技术属性】
技术研发人员：金国，蔡召兵，崔秀芳，卢冰文，刘珂璟，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23