本发明专利技术公开了一种电爆合金化制备高熵合金涂层的装置以及方法，包括包括电机、载料孔盘，所述电机的输出轴与载料孔盘连接，载料孔盘上均匀分布了若干个约束孔；还包含：低压电极、高压电极、直流电源、电容器；所述直流电源与电容器连接，电容器的一端和地线相连，另一端与高压电极相连，低压电极和地线相连。本发明专利技术的有益效果是，1、可实现高熵合金涂层的高通量制备。仅需调整混粉时的粉末成分和质量比就可实现不同高熵合金粉体和涂层的制备。2、电爆法制备的高熵合金多为纳米晶。纳米尺寸的晶粒具有较高的强度、塑形和抗腐蚀性能，起到进一步延长工件服役寿命的作用。步延长工件服役寿命的作用。步延长工件服役寿命的作用。
【技术实现步骤摘要】
电爆合金化制备高熵合金涂层的装置以及方法
[0001]本专利技术涉及材料合金化领域，特别是一种电爆合金化制备高熵合金涂层的装置以及方法。
技术介绍
[0002]高熵合金是近年来发展起来的新型合金，因其全新的设计理念、独特的组织结构和高强度、高硬度、优异的耐磨性和耐蚀性等特点，引起了广泛关注。常用的制备方法需要将原粉末球磨成高熵合金粉体，再制备成涂层，制备效率较低，而且冷却速度较慢，易形成脆性金属间化合物，设备复杂，制备成本高。因此，有必要开发一种高效制备高熵合金涂层的新方法。对于高熵合金粉体的制备则存在同样的问题，并且其他方法制备的高熵合金粉体形状不规则，存在明显的偏析。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的是为了解决上述问题，设计了一种电爆合金化制备高熵合金涂层的装置以及方法。
[0004]实现上述目的本专利技术的技术方案为，一种电爆合金化制备高熵合金涂层的装置以及方法，为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案实现：电爆合金化制备高熵合金粉体与涂层的装置，通过高压电极和低压电极将瞬时导入到装有金属混合粉体的约束孔内的载料带上，金属混合粉体被瞬时加热熔化甚至汽化并在约束孔内发生爆炸。在此过程中金属混合粉体发生合金化。电爆产生的高温粒子伴随冲击波喷射到约束孔前面的基体表面形成涂层。电爆单元主要由载料孔盘、载料孔、载料带和电极组成。电爆单元安装在腔体内，电极能够驱动载料孔盘旋转，确保装有载料带的约束孔依次到达低压电极和高压电极之间的位置，实现连续电爆。
[0005]电爆合金化制备高熵合金涂层的装置还包括基体支撑体。支撑体将基体固定在高压电极的右侧，载料孔的正前方，确保电爆喷射粒子沉积在基体上形成高熵合金涂层。此外通过支撑体的运动，实现基体相对载料孔位置的变化，可控制涂层之间的搭接。
[0006]进一步的，腔室体真空泵和进气口处都设有密封阀门。
[0007]电爆合金化制备高熵合金涂层的方法，采用以上装置，具体按照以下步骤进行：
[0008]步骤1：将5种及以上的金属粉体，按比例称量加入混料机中混合均匀。
[0009]步骤2：将混合均匀的粉末均匀加入到由聚乙烯制成的载料带凹槽中并将混合粉末压实。
[0010]步骤3：将压制好装有粉末的载料带依次放置在载料孔盘的约束孔中。
[0011]步骤4：将基体材料加持在支撑体上，并调整基体与约束孔之间的距离。
[0012]步骤5：关闭电爆腔室，启动真空泵，打开控制泵与腔体之间的控制阀，当电爆腔室内的压强抽至500Pa时关闭真空泵和控制阀。而后，打开进气口与腔室之间的控制阀，在电爆腔室内冲入氩气，当电爆腔室内的压强为0.15MPa，停止充气，关闭充气阀门。
[0013]步骤6：启动电路控制系统，对电容器进行充电，通过电压调节旋钮，调节电容器的充电电压。
[0014]步骤7：启动电爆按钮，电容器将高压电施加在高压和低压电极之间，当载料孔盘上的约束孔转动到两电极之间时，在气体放电的条件下将脉冲大电流导入混合粉末中，瞬时大电流将其加热熔化并合金化，然后发生爆炸，产生的高温粒子伴随冲击波喷射到基体表面形成涂层。
[0015]步骤8：电极驱动载料孔盘转动，当下一个约束孔转到两电极之间时又一次发生爆炸，如此循环实现了连续电爆喷涂。
[0016]需要说明的是，如果去掉约束孔前端的基体板材，则可制备出高熵合金粉末。
[0017]利用本专利技术的技术方案制作的电爆合金化制备高熵合金涂层的装置以及方法，1、可实现高熵合金涂层的高通量制备。仅需调整混粉时的粉末成分和质量比就可实现不同高熵合金粉体和涂层的制备。
[0018]2、电爆法制备的高熵合金多为纳米晶。纳米尺寸的晶粒具有较高的强度、塑形和抗腐蚀性能，起到进一步延长工件服役寿命的作用。
[0019]3、涂层基体之间的结合强度高。喷射粒子的飞行速度高，同时喷射粒子完全熔化甚至汽化，在撞击基体后能与基体之间实现冶金结合。高的结合强度能够拓展涂层的使用范围和服役寿命。
[0020]4、高熵合金粉体和涂层的元素分布均匀，没有明显的偏析。
[0021]5、高熵合金粉体的球形度高。
附图说明
[0022]图1是电爆合金化制备高熵合金涂层的装置结构示意图。
[0023]图2是电爆合金化制备过熵合金涂层的过程示意图
[0024]图3是电爆合金化制备的FeCoCrNiAl高熵合金粉体形貌及元素含量
[0025]图4是FeCoCrNiAl高熵合金粉体的XRD图谱
[0026]图5是电爆合金化制备的FeCoCrNiAlx高熵合金涂层
[0027]图6是FeCoCrNiAlx高熵合金涂层的XRD图谱
[0028]图7是FeCoCrNiAl1高熵合金涂层表面元素分布
[0029]图中：1、载料孔盘；2.约束孔；3.载料带；4.高压电极；5.低压电机；6.支撑体；7.基体；8.喷射粒子；9.涂层；10.接近开关；11.腔体；12.控制阀；13.真空泵；14.电极；15.联轴器；16.进气口；17.高压探头；18.电容器；19.罗氏线圈。
具体实施方式
[0030]下面结合附图对本专利技术进行具体描述，如图1
‑
7所示，一种电爆合金化制备高熵合金涂层的装置以及方法。
[0031]实施例1
[0032]将混合均匀的金属粉末压实在载料条3的凹槽中。然后分别放置在载料孔盘1的约束孔2中。将基体7固定在支撑体6上，并确保基体7正对高压电极4和低压电极5之间的约束孔2。关闭腔体11。启动真空泵13，同时打开真空泵13与腔体之间的阀门12。当真空达到
500Pa时，关闭真空泵13和控制阀12,同时打开进气口16，向腔体中冲入氩气。启动电爆程序，电容器18将将高压电施加在高压电极4和低压电极5之间的载料条3上。电爆产生的喷射粒子8，撞击基体7形成涂层9。电极14与载料孔盘1之间由联轴器15连接。电极14驱动载料孔盘1旋转。接近开关10识别载料孔是否旋转到达电爆发生的位置。电爆过程中，高压探头17和罗氏线圈19分别记录电压和电流信号。
[0033]实施例2
[0034]电爆合金化制备高熵合金粉体的方法，采用上述装置，具体按照以下步骤进行：
[0035]步骤1：将5种及以上的金属粉体，按比例称量加入混料机中混合均匀。
[0036]步骤2：将混合均匀的粉末均匀加入到由聚乙烯制成的载料带凹槽中并将混合粉末压实。
[0037]步骤3：将压制好装有粉末的载料带依次放置在载料孔盘的约束孔中。
[0038]步骤4：关闭电爆腔室，启动真空泵，打开控制泵与腔体之间的控制阀，当电爆腔室内的压强抽至500Pa时关闭真空泵和控制阀。而后，打开进气口与腔室之间的控制阀，在电爆腔室内冲入氩气，当电爆腔室内的压强为0.15MPa，停止充气，关闭充气阀门。
[0039]步骤5：启动电路控制系统，对电容器进行充电，通过电压调节旋钮，调节电容器的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.电爆合金化制备高熵合金涂层的装置，包括电机、载料孔盘，其特征在于，所述电机的输出轴与载料孔盘连接，载料孔盘上均匀分布了若干个约束孔；还包含：低压电极、高压电极、直流电源、电容器；所述直流电源与电容器连接，电容器的一端和地线相连，另一端与高压电极相连，低压电极和地线相连；通过气体放电模式，低压电极和高压电极将电能施加于放置在约束孔内载料条凹槽内的金属混合粉上。2.根据权利要求1所述的电爆合金化制备高熵合金涂层的装置，其特征在于，还包括：基体支撑体、接近开关，所述接近开关确定约束孔是否旋转到电爆要发生的指定位置；混合粉体瞬时经历熔化、气化并发合金化，产生的电爆喷射粒子撞击支撑体固定的基体，形成高熵合金沉积层；所述约束孔左侧未放置基体，电爆喷射粒子在重力的作用下逐渐沉降并凝固形成球形高熵合金粉体。3.根据权利要求1
‑
2所述的电爆合金化制备高熵合金涂层的装置，其特征在于，所述载料孔盘为圆盘状结构，其直径为400mm，厚度为50
‑
70mm；载料孔在直径为380mm的圆周上，载料孔的孔径为4mm。4.根据权利要求1所述的电爆合金化制备高熵合金涂层的装置，其特征在于，还包括：载料条，混合均匀的金属粉体均匀铺在载料条的凹槽中，并压实。5.根据权利要求1
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2所述的电爆合金化制备高熵合金涂层的装置，其特征在于，所述施加在两电极上的电压以及载料孔盘的旋转都由PLC程序控制。6.利用如权利要求4所述的装置制备高熵合金粉体的方法，其特征在于，包含以下步骤。步骤1：将5种及以上的金属粉体，按比例称量加入混料机中混合均匀。步骤2：将混合均匀的粉末均匀加入到由聚乙烯制成的载料带凹槽中并将混合粉末压实。步骤3：将压制好装有粉末的载料带依次放置在载料孔盘的约束孔中。步骤4：将基体材料加持在支撑体上，并调整基体与约束孔之间的距离。步骤5：关闭电爆腔室，启动真空泵，打开控制泵与腔体之间的控制阀，当电爆腔室内的压强抽至500Pa时关闭真空泵和控制阀。而后，打开进...
【专利技术属性】
技术研发人员：周辉，朱亮，张爱华，闫维亮，彭凯，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：
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