一种BN强化高熵合金复合涂层及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种BN强化高熵合金复合涂层及其制备方法，涉及表面强化领域。该制备方法包括：球磨B粉，包括边向球磨罐内充高温氮气边球磨；混合球磨，将Al粉、Cr粉、Fe粉和Ni粉装入球磨罐内干磨，得到混合粉体；预热基材；激光熔敷：将混合粉体装入送粉器内，然后密封送粉器并向其内充送粉气体和保护气体，设置各激光熔敷参数，每3～5道次激光熔敷形成一个熔敷周期，共进行n个熔敷周期的激光熔敷；以及冷却。该制备方法，制备的BN强化高熵合金复合涂层，与常用的司太立合金涂层相比，高温氧化磨损体积损失量降低近一半甚至一半以上，而材料成本却大约只有司太立合金涂层的75％～80％，即，耐磨蚀性能更佳、成本较低，为替代司太立合金涂层提供了可能。涂层提供了可能。涂层提供了可能。

【技术实现步骤摘要】
一种BN强化高熵合金复合涂层及其制备方法


[0001]本专利技术涉及表面强化的
，具体而言，涉及一种BN强化高熵合金复合涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]现有技术中，激光熔敷制备高温耐磨蚀涂层技术或材料已取得了很大发展，并获得了诸多有益的成果。但是，现有技术中获得的耐磨蚀涂层的性能还有待进一步提高，成本也有待进一步降低，所以，制备性能更好且价格较低的耐磨蚀涂层，取代常用的如司太立合金涂层等，具有重要的创新价值和工程应用意义，成为国内外工程用户和研究者的研究方向之一。

技术实现思路

[0003]本专利技术的第一个目的在于提供一种BN强化高熵合金复合涂层制备方法，以解决现有技术中存在的耐磨蚀涂层的性能有待进一步提高，成本有待进一步降低的技术问题。
[0004]本专利技术提供的BN强化高熵合金复合涂层制备方法，包括以下步骤：
[0005]球磨B粉：将按球料比1:10称好的B粉装入球磨罐内球磨5～10h，然后边向所述球磨罐内充高温氮气边球磨15～30h，停机断气后，使所述球磨罐保持密封状态并冷却；
[0006]混合球磨：将摩尔比为1:1:1:1且总重量为所述B粉的15～30倍的Al粉、Cr粉、Fe粉和Ni粉装入所述球磨罐内干磨2～5h，停机后，使所述球磨罐保持密封状态并冷却，得到混合粉体；
[0007]预热基材：将被熔基材表面预热至200～300℃；
[0008]激光熔敷：将所述混合粉体装入激光熔敷设备的送粉器内，然后密封所述送粉器并向其内充送粉气体和保护气体，设置激光功率为0.5～2kW、离焦量为18～22mm，控制送粉量为20～25g/min、熔敷速度为100～200mm/min、保护气体流量为0.5～1ml/min；每3～5道次激光熔敷形成一个熔敷周期，共进行n个所述熔敷周期的激光熔敷，n为自然数，且1≤n≤6；
[0009]冷却：激光熔敷完毕后，使涂层冷却至室温，得到所述BN强化高熵合金复合涂层。
[0010]可选地，所述氮气的纯度不低于99.5％，加热温度为800～950℃，保温1～3min后再充入所述球磨罐内。
[0011]可选地，在每个所述熔敷周期结束后，对得到的涂层进行感应热处理，加热温度为750～900℃。
[0012]可选地，最后一个道次的激光熔敷结束后，对得到的涂层进行退火处理，加热温度为200～400℃。
[0013]可选地，所述B粉的纯度不低于99％，且平均粒度不高于100μm。
[0014]可选地，所述Al粉、所述Cr粉、所述Fe粉和所述Ni粉的纯度均不低于99.5％，且平均粒度均不高于200μm。
[0015]可选地，所述球磨B粉的步骤中，将所述B粉装入所述球磨罐后，对所述球磨罐进行抽真空处理，且真空度不低于0.01Pa；
[0016]和/或，所述混合球磨的步骤中，将高熵合金粉体装入所述球磨罐后，对所述球磨罐进行抽真空处理，且真空度不低于0.01Pa。
[0017]可选地，所述送粉气体和所述保护气体均为氩气，且纯度不低于99.5％。
[0018]可选地，预热所述基材前，使用无水乙醇对所述基材表面进行清洗。
[0019]本专利技术提供的BN强化高熵合金复合涂层制备方法，能够产生以下有益效果：
[0020]本专利技术提供的BN强化高熵合金复合涂层制备方法，通过激光熔敷制备的BN强化高熵合金复合涂层，BN与高熵合金基体之间结合良好，B元素在高温下产生熔融态氧化硼，具有显著的减摩和耐氧化腐蚀性能，使得所制备的BN强化高熵合金复合涂层，与常用的司太立合金涂层相比，高温氧化磨损(例如800℃下磨损2h)体积损失量降低近一半甚至一半以上，而材料成本却大约只有司太立合金涂层的75％～80％。即，本专利技术提供的BN强化高熵合金复合涂层制备方法，所制备的复合涂层耐磨蚀性能更佳，且成本较低，具有明显的高性价比，为替代目前所使用的价格较昂贵的司太立合金涂层提供了可能。
[0021]本专利技术的第二个目的在于提供一种BN强化高熵合金复合涂层，以解决现有技术中存在的耐磨蚀涂层的性能有待进一步提高，成本有待进一步降低的技术问题。
[0022]本专利技术提供的BN强化高熵合金复合涂层，采用上述的BN强化高熵合金复合涂层制备方法制得。
[0023]本专利技术提供的BN强化高熵合金复合涂层，BN与高熵合金基体之间结合良好，B元素在高温下产生熔融态氧化硼，具有显著的减摩和耐氧化腐蚀性能，与常用的司太立合金涂层相比，高温氧化磨损(例如800℃下磨损2h)体积损失量降低近一半甚至一半以上，而材料成本却大约只有司太立合金涂层的75％～80％。即，本专利技术提供的BN强化高熵合金复合涂层，耐磨蚀性能更佳，且成本较低，具有明显的高性价比，为替代目前所使用的价格较昂贵的司太立合金涂层提供了可能。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0025]图1为本专利技术实施例一制得的BN强化高熵合金复合涂层照片。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0027]本实施例提供一种BN强化高熵合金复合涂层制备方法，包括以下步骤：
[0028]球磨B粉：将按球料比1:10称好的B粉装入球磨罐内球磨5～10h，然后边向球磨罐内充高温氮气边球磨15～30h，停机断气后，使球磨罐保持密封状态并冷却。进一步地，球磨
B粉的第一阶段，也即未通氮气球磨阶段，球磨时长具体可以为5h、6h、7h、8h、9h、10h，或者两个取值点之间的任意时长，此阶段，球磨时长越长，B粉的晶粒越细，也越均匀；而边充高温氮气边球磨阶段，球磨时长具体可以为15h、20h、25h、30h，或者两个取值点之间的任意时长，此阶段，球磨时长越长，B粉和氮气的反应结合越充分，有利于提高最终制得的复合涂层的性能；至于冷却程度，优选地，停机断气后，使球磨罐冷却至室温，通常冷却8～12h即可，例如，冷却大约10h。
[0029]混合球磨：将摩尔比为1:1:1:1且总重量为B粉的15～30倍的Al粉、Cr粉、Fe粉和Ni粉装入球磨罐内干磨2～5h，停机后，使球磨罐保持密封状态并冷却，得到混合粉体。进一步地，高熵合金粉体的总重量可以为B粉的20～25倍，具体地，高熵合金粉体的总重量与B粉重量的倍数可以为15倍、20倍、25倍、30倍，或者两个取值点之间的任意倍数。进一步地，混合球磨的时长可以为2.5～5h，具体地，混合球磨时长可以为2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h，或者两个取值点之间的任意时长，随着混合球磨时长的增加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种BN强化高熵合金复合涂层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：球磨B粉：将按球料比1:10称好的B粉装入球磨罐内球磨5～10h，然后边向所述球磨罐内充高温氮气边球磨15～30h，停机断气后，使所述球磨罐保持密封状态并冷却；混合球磨：将摩尔比为1:1:1:1且总重量为所述B粉的15～30倍的Al粉、Cr粉、Fe粉和Ni粉装入所述球磨罐内干磨2～5h，停机后，使所述球磨罐保持密封状态并冷却，得到混合粉体；预热基材：将被熔基材表面预热至200～300℃；激光熔敷：将所述混合粉体装入激光熔敷设备的送粉器内，然后密封所述送粉器并向其内充送粉气体和保护气体，设置激光功率为0.5～2kW、离焦量为18～22mm，控制送粉量为20～25g/min、熔敷速度为100～200mm/min、保护气体流量为0.5～1ml/min；每3～5道次激光熔敷形成一个熔敷周期，共进行n个所述熔敷周期的激光熔敷，n为自然数，且1≤n≤6；冷却：激光熔敷完毕后，使涂层冷却至室温，得到所述BN强化高熵合金复合涂层。2.根据权利要求1所述的BN强化高熵合金复合涂层制备方法，其特征在于，所述氮气的纯度不低于99.5％，加热温度为800～950℃，保温1～3min后再充入所述球磨罐内。3.根据权利要求1所述的BN强化高熵合金复合涂层制备方法，其特征在于，在每个所述熔敷周期结束后，对得到的涂层进行感应热处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘福广，黄修喜，许有海，杨二娟，李勇，刘国刚，杨小金，米紫昊，常哲，尚君明，赵炎罡，贺明辽，张兰庆，张军，王金海，
申请(专利权)人：华能海南发电股份有限公司东方电厂内蒙古蒙电华能热电股份有限公司乌海发电厂华能国际电力股份有限公司德州电厂，
类型：发明
国别省市：