一种高阻尼耐腐蚀高熵钢增材制造方法技术

本发明专利技术公开了一种高阻尼、耐腐蚀高熵钢及其增材制造方法，属于金属新材料领域。该材料由Fe、Mn、Cr、Ni、C组成，Fe、Mn、Cr、Ni、C的原子比为：50

【技术实现步骤摘要】
一种高阻尼耐腐蚀高熵钢增材制造方法


[0001]本专利技术涉及金属新材料领域，具体涉及一种高阻尼耐腐蚀高熵钢及其增材制造方法。

技术介绍

[0002]材料使用的变革在人类文明发展的历史长河中扮演着至关重要的角色。从石器时代的原始社会到青铜器时代的奴隶社会，从铁器时代的封建社会到材料科学蓬勃发展的现代社会。人类使用材料的每次重大变革都会驱动着人类社会快速进步。当今世界正经历百年未有之大变局，大国之间的科技竞争愈演愈烈，而先进的金属材料的研发是大国科技竞争、重大关键装备技术取得突破的基石。许多重大装备如盾构机、大飞机等，其零部件服役条件苛刻，迫切需要更高性能的材料。
[0003]不仅如此随着自动化机械产品的普及，不可避免地也带来了噪音的污染，噪音和振动不仅仅严重缩短了机械设备的使用寿命，更为致命的是会形成噪音污染并损害工作人员的健康。所以，现在可以减震降噪，改善人机环境的高阻尼金属材料也引起了人们的重视。
[0004]综上，亟需开发一种新的低成本、工艺简单、成型良好、组织致密、无明显孔洞缺陷、具有高阻尼、耐腐蚀的高熵钢和增材制造工艺。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种高阻尼、耐腐蚀的高熵钢及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术设计出一种高阻尼、耐腐蚀的高熵钢及其制备方法，其特征在于：包括高阻尼耐腐蚀高熵钢焊丝的制备和增材制造高阻尼耐腐蚀高熵钢；优选的，所述高熵钢焊丝药粉由Fe、Cr、Ni、Mn、C为组成，所述Fe、Cr、Ni、Mn、C元素按原子比如下：总的原子百分比是100%，其中Fe为50
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65%，Cr为14
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23%，Ni 为8
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11%，Mn 为7
‑
11%，C为0.7
‑
1.1%。
[0007]所述焊丝的制备方法包括以下步骤：步骤1、药粉由以下组分按原子百分比配制，总的原子百分比是100%，其中Fe为50
‑
65%，Cr为14
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23%，Ni 为8
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11%，Mn 为7
‑
11%，C为0.7
‑
1.1%；将粉末粒度为100目的各元素成分烘干后，再将上述的原子百分比换算成质量百分比，按照质量百分比称量好各种高纯金属。特别的，其中元素Fe、Mn以合金粉末的形式添加；步骤2、将烘干后的焊料成分在真空管式炉中加热保温一段时间；步骤3、将真空管式炉中烘干后的药芯粉末填充到钢带U型槽内，经过闭合轧制后制成药芯焊丝；采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、磨擦磨损实验机和电化学腐蚀实验机对氩弧增材制造高熵钢的显微组织结构和力学性能进行测试并分析。
[0008]所述增材制造高阻尼耐腐蚀高熵钢的制备方法包括以下步骤：步骤1，焊丝的安装：将制备好的高熵钢焊丝安装在氩弧装置的送丝器中；步骤2，氩弧增材制造高熵钢：利用氩弧增材制造的方法制备高熵合金复合涂层，制备工艺及参数包括:焊接电流95
‑
155A, 热丝电流50
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60A，焊接速度90
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170 mm /min,气流量为15
‑
20L / min,电弧长度2 ~ 4 mm，搭接间距为
‑
5~
‑
4 mm。
[0009]优选的，所述的焊接速度为165mm /min, 气流量15 L / min，电弧长度3.5mm，焊接电流135 A。
[0010]本专利技术的优点在于： (1)本专利技术所提供的一种高阻尼、耐腐蚀高熵钢组成成分易于获取，有大规模制备的条件； (2)本专利技术的高熵钢中元素Fe、Mn以合金粉末的形式添加，故其分布均匀、组织结构单一；(3)本专利技术提供的高阻尼耐腐蚀高熵钢的主要元素为普通纯金属元素和非金属元素C，价格便宜，且具有制备方便，工艺简单，使用安全等优点；(4)本专利技术实现增材制造工艺与先进的高熵合金材料相结合，同时工艺简单，促进了高嫡合金在工程上的广泛应用；(5)本专利技术所制备得到的高熵钢具有优异的耐腐蚀性能，可广泛适用于耐腐蚀应用领域； (6)本专利技术阻尼性能高、有高强度的韧性，具有优良的力学性能。
附图说明
[0011]图1为本专利技术高阻尼耐腐蚀高熵钢的微观组织图(a) 第一层与第二层交界(b) 第二层与第三层交界。
[0012]图2为本专利技术高阻尼耐腐蚀高熵钢的XRD图谱。
[0013]图3为本专利技术高阻尼耐腐蚀高熵钢的动电位极化曲线。
具体实施方式
[0014]为了便于本领域技术人员的理解，下面将结合具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。
[0015]下面对本专利技术的具体实施例进行详细说明。
[0016]一种用于高熵钢药芯焊丝。
[0017]药芯焊丝由以下组分按原子百分比组成：总的原子百分比是100%，其中Fe为59.45%，Cr为19.82%，Ni 为9.91%，Mn 为9.91%，C为 0.91%；Fe、Mn以合金粉末的形式添加。
[0018]上述高熵钢药芯焊丝的制备方法，按照以下步骤实施：步骤1、将粉末粒度为100目的各焊料成分烘干，再按照所需合金成分，用电子天平称取所需克数；步骤2，将烘干后的焊料成分在氩气氛围中的真空管式炉中加热至200℃，保温1小
时；步骤3，将真空管式炉中烘干后的药芯粉末填充到钢带U型槽内，经过闭合轧制后制成2.5mm的药芯焊丝，再通过一次次减少孔径的方法，最终制成1.2mm的药芯焊丝。
[0019]上述增材制造高阻尼耐腐蚀高熵钢的制备方法具体按以下步骤实施：步骤1，焊丝的安装：将制备好的高熵钢焊丝安装在氩弧装置的送丝器中；步骤2，氩弧增材制造高熵钢的具体工艺参数设定为：焊接速度为165mm /min, 气流量15 L / min，电弧长度3.5mm，焊接电流135 A。
[0020]焊接时要注意调节母材的熔化量，调整焊丝的干伸出长度，以控制焊丝的熔化速度把焊缝成分控制在形成高熵合金的有效成分范围。
[0021]图 1 为高熵钢增材制造层重熔区微观组织图。从图中可以看出高熵钢增材制造层组织无明显的气孔与夹杂裂纹等缺陷。图1(a)为增材制造层第一层到第二层重熔区的微观组织图。图1(b)表示的是第二层与第三层之间重熔区的微观组织图，重熔区组织以柱状晶为主。由图1可看出，二三层之间的重熔区的宽度比一二层之间的重熔区宽度更大。组织也随着墙体层数的增加，重熔区的宽度也越来越大。枝晶穿层生长的现象更明显，重熔区内的组织一致性更明显。
[0022]图2为高熵钢增材制造层的XRD图从图中可以看出， 高熵钢增材制造层在43.5
°
，51.8
°
，74.5
°
衍射峰分别对应了晶面指数{1 1 1}，{2 0 0}，{2 2 0}，通过比对PDF卡片证实了三种衍射峰为FCC固溶体相所对应的衍射峰，这一结果表明了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐磨耐腐蚀高熵合金焊丝及其氩弧熔覆制备方法，其特征在于：包括高熵钢粉芯焊丝的成分、制备和高熵钢氩弧增材制造工艺。2. 根据权利要求1所述的高阻尼、耐腐蚀高熵钢焊丝的成分、制备和高熵钢氩弧增材制造工艺，其特征在于：高阻尼、耐腐蚀高熵钢的焊丝成分：Fe为50
‑
65%，Cr为14
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23%，Ni 为8
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11%，Mn 为7
‑
11%，C为0.7
‑
1.1%，特别的，其中元素Fe、Mn以合金粉末的形式添加。3.根据权利要求1所述的一种高阻尼耐腐蚀高熵钢焊丝及其氩弧增材制造工艺，其特征在于：高阻尼、耐腐蚀高熵钢焊丝制备具体按以下步骤实施：步骤1、药粉由以下组分按原子百分比配制，总的原子百分比是100%，其中Fe为50
‑
65%，Cr为14
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23%，Ni 为8
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11%，Mn 为7
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11%，C为0.7
‑
1.1%；将粉末粒度为80~100目的各元素成分烘干后，再将上述的原子百分比换算成质量百分比，按照质量百分比称量好各种高纯金属，特别的，其中元素Fe、Mn以合金粉末的形式添加；步骤2、将烘干后的焊料成分在真空管式炉中加热保温一段时间；步骤3、将真空管式炉中烘干后的药芯粉末填充到钢带U型槽内，经过闭合轧制后制成药芯焊丝。4.根据权利要求1所述的一种高阻尼耐腐蚀高熵钢焊丝及其弧增材制造方法，其特征在于：所述的高熵钢的制备，包括如下步骤；步骤1，焊丝的安装；将制备好的高熵合金焊丝安装在氩弧装置的送丝器中；步骤2，氩弧增材制造制备高熵钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：仝永刚，张熙彬，徐家国，胡永乐，邓吨英，梁秀兵，陈永雄，方靖中，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：