一种核电现场加工刀具用FeCrNiVAl高熵合金及制备方法与应用技术

本发明专利技术提供的一种核电现场加工刀具用FeCrNiVAl高熵合金及其制备方法，以该FeCrNiVAl高熵合金为原料，采用激光增材制造或熔焊的手段，合成高熵合金材料，能够各元素之间的热膨胀系数、熔点、弹性模量等差异，还可以降低增材制造过程中出现的残余应力水平，避免硬脆相的析出，能够达到刀具的制造要求，制造出高强度的高熵合金。采用制备FeCrNiVAl

【技术实现步骤摘要】
一种核电现场加工刀具用FeCrNiVAl高熵合金及制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种核电现场加工刀具用FeCrNiVAl高熵合金，以及该FeCrNiVAl高熵合金的制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着现代先进制造业对切削效率和切削质量的要求不断提高，Fe基、Ti基合金之类的传统合金无法满足对高速切削制造工艺的高要求，传统合金刀具的制备多是采用备料、制备贫碳合金粉末、制备烧结基体、渗碳处理和分步烧制来制备，或者采用粉碎、混合、模压、烧结来制备。采用传统合金刀具在做与核电站有关的切削实验时，由于不可避免地有碳元素的析出，对核电不锈钢力学性能、耐腐蚀性能影响很大，所以核电关键部件要严格控制碳含量范围。
[0003]因此，专利技术人需要研究设计出一种特殊合金，该特殊合金要求具备传统合金不曾有的优点，可同时兼顾高硬度、高耐磨性、高塑韧性等优异品质，采用不含有碳元素的特殊合金制备刀具，在做与核电站有关的切削实验时，在钻孔的过程中不会引起取样磨屑中含碳量的增加，以便于精准测试关键部件成分，确保性能可靠。
[0004]然而，在寻求特殊合金的制造生产过程中，在采用与传统合金不同的制备方法中，常用的技术方法有电弧熔化、粉末冶金、磁控溅射、电镀及化学气相沉积。但电弧熔化、粉末冶金制备的合金需要大量昂贵的金属粉末，大大增加了成本。而磁控溅射、电镀及化学气相沉积制备的合金厚度有限，因此也不适用于刀具的应用。
[0005]有鉴于此，需要对能够适用于核电站用的刀具用合金做进一步成分优化、制备优化的设计与研究。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了克服现有技术的缺陷，提供一种核电现场加工刀具用FeCrNiVAl高熵合金及制备方法。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种核电现场加工刀具用FeCrNiVAl高熵合金，以重量百分数计，所述FeCrNiVAl高熵合金的组成为：
[0008]铁18
‑
27％；
[0009]铬16
‑
25％；
[0010]钒16
‑
26％；
[0011]铝6
‑
16％；
[0012]镍余量。
[0013]优选地，以重量百分数计，所述FeCrNiVAl高熵合金由铁23％，铬21％，镍24％，钒21％，铝11％配置而成。
[0014]优选地，所述FeCrNiVAl高熵合金呈粉末状，所述FeCrNiVAl高熵合金粉末的粒度
为100目～350目。
[0015]优选地，所述FeCrNiVAl高熵合金为呈块体状或者呈薄膜状。
[0016]进一步地，所述FeCrNiVAl高熵合金经3D打印成型获得。
[0017]本专利技术的第二目的是提供一种如上述核电现场加工刀具用FeCrNiVAl高熵合金的制备方法。
[0018]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种如上述核电现场加工刀具用FeCrNiVAl高熵合金的制备方法，包括如下步骤：
[0019](1)配料：按照目标成分配备金属铁、金属铬、金属镍、金属钒、金属铝；
[0020](2)熔炼：将配好的金属铁、金属铬、金属镍、金属钒、金属铝加入至中频感应炉中，通电加热使其熔化，炉前调整成分合格后，出炉；
[0021](3)真空气雾化：将经步骤(2)获得的合金溶液雾化获得合金粉末，其中，雾化介质为氩气；
[0022](4)干燥：将经步骤(3)雾化获得的合金粉末予以烘干；
[0023](5)筛分：由筛分机对经步骤(4)干燥获得的合金粉末进行筛分，筛出设定要求粒度范围的合金粉末，即为所需的粉末状的FeCrNiVAl高熵合金。
[0024]优选地，将步骤(5)获得的FeCrNiVAl高熵合金送入3D打印机中成型，获得呈块体状或者呈薄膜状的FeCrNiVAl高熵合金，作为刀具熔焊用原料。
[0025]优选地，将步骤(5)获得的粉末状的FeCrNiVAl高熵合金进行激光增材制造加工作为刀具原料。
[0026]优选地，所述步骤(2)的熔炼过程中，先向所述中频感应炉中加入少量配好的金属铁、金属铬、金属镍、金属钒、金属铝配料先熔炼，然后再将剩余的配料作为补料加入至熔化的合金溶液中。
[0027]本专利技术的第三目的是提供一种如上述核电现场加工刀具用FeCrNiVAl高熵合金制备刀具的应用。
[0028]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：如上述核电现场加工刀具用FeCrNiVAl
0.5
高熵合金、FeCrNiVAl
0.7
高熵合金、FeCrNiVAl高熵合金制备成刀具的应用。
[0029]由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：
[0030]1、本专利技术提供的一种核电现场加工刀具用FeCrNiVAl高熵合金及其制备方法与应用，以该FeCrNiVAl高熵粉末为原料，采用激光增材制造或熔焊的手段，合成高熵合金材料，能够有效缓各元素之间的热膨胀系数、熔点、弹性模量等差异，还可以降低增材制造过程中出现的残余应力水平，避免硬脆相的析出，能够达到刀具的制造要求，制造出高强度的高熵合金。采用制备FeCrNiVAl
0.5
高熵合金、FeCrNiVAl
0.7
高熵合金、FeCrNiVAl高熵合金用于刀具，能有拥有较高的硬度、耐磨性以及耐腐蚀性，可广泛应用于如钻削、铰削、铣削等系列刀具。
[0031]2、激光增材制造作为制备高熵合金的新型技术，不仅能够设计多样的复杂形状，还能获得结构致密、组织均匀、性能优异的成型件。增材制造所得高熵合金的晶粒尺寸较小，元素分布均匀。利用激光增材制备的高熵合金，大大的提高了合金的硬度、耐磨性、耐蚀性等方面。能够在一定程度上提高钻削、铰削、铣削等系列刀具的寿命，特别的，由于该高熵合金的成分及制备过程中均不会掺杂碳元素，使FeCrNiCuAl高熵合金能够满足核电站中较
苛刻的刀具制造、使用要求，在做与核电站有关的切削实验时，在钻孔的过程中不会引起取样磨屑中含碳量的增加，以便于精准测试关键部件成分，确保性能可靠。
附图说明
[0032]图1为实施例1的FeCrNiVAl
0.5
高熵合金的扫描电镜图片；
[0033]图2为实施例1的FeCrNiVAl
0.7
高熵合金的扫描电镜图片；
[0034]图3为实施例1的FeCrNiVAl高熵合金的扫描电镜图片；
[0035]图4为实施例2的激光器功率为800W时FeCrNiVAl高熵合金的扫描电镜图片；
[0036]图5为实施例2的激光器功率为1000W时FeCrNiVAl高熵合金的扫描电镜图片；
[0037]图6为实施例2的激光器功率为1200W时FeCrNiVAl高熵合金的扫描电镜图片；
[0038]图7为实施例2的激光器功率为1400W时FeCrNi本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核电现场加工刀具用FeCrNiVAl高熵合金，其特征在于：以重量百分数计，所述FeCrNiVAl高熵合金的组成为：铁 18
‑
27%；铬 16
‑
25%；钒 16
‑
26%；铝 6
‑
16%；镍 余量。2.根据权利要求1所述核电现场加工刀具用FeCrNiVAl高熵合金，其特征在于：以重量百分数计，所述FeCrNiVAl高熵合金由铁23%，铬21%，镍24%，钒21%，铝11%配置而成。3.根据权利要求1所述核电现场加工刀具用FeCrNiVAl高熵合金，其特征在于：所述FeCrNiVAl高熵合金呈粉末状，所述FeCrNiVAl高熵合金粉末的粒度为100目～350目。4.根据权利要求1所述核电现场加工刀具用FeCrNiVAl高熵合金，其特征在于：所述FeCrNiVAl高熵合金为呈块体状或者呈薄膜状。5.根据权利要求4所述核电现场加工刀具用FeCrNiVAl高熵合金，其特征在于：所述FeCrNiVAl高熵合金经3D打印成型获得。6.一种如权利要求1所述核电现场加工刀具用FeCrNiVAl高熵合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）配料：按照目标成分配备金属铁、...

【专利技术属性】
技术研发人员：周攀科，夏志新，张露，
申请(专利权)人：锑玛苏州精密工具股份有限公司，
类型：发明
国别省市：