一种石墨烯增强制造技术

一种石墨烯增强

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯增强Co
‑
Cr
‑
Fe
‑
Ni
‑
W高熵合金激光熔覆耐磨损涂层方法


[0001]本专利技术涉及一种高熵合金激光熔覆耐磨损涂层方法，特别是涉及一种石墨烯增强
Co
‑
Cr
‑
Fe
‑
Ni
‑
W
高熵合金激光熔覆耐磨损涂层方法
。

技术介绍

[0002]高熵合金（
High Entropy Alloys
，
HEA
）最早由
Yeh
等人在
1995
年提出，近几十年来由于其卓越的力学性能，在学术界和工业界引起了广泛的关注
。
作为一种新型的高熵合金，
Co
‑
Cr
‑
Fe
‑
Ni
‑
W
被认为是一种具有面心立方（
FCC
）晶体结构的单相固溶高熵合金
。Co
‑
Cr
‑
Fe
‑
Ni
‑
W
高熵合金由于在宽温域条件下也表现出优异的力学性能，引起了大量研究兴趣
。
然而，
Co
‑
Cr
‑
Fe
‑
Ni
‑
W
高熵合金的耐磨性仍有待进一步提高，这限制了它在表面强化方面的进一步应用
。
[0003]为了进一步拓展
Co
‑
Cr
‑
Fe
‑
Ni
‑
W
高熵合金的应用，已经尝试了一系列方法来提高其表面性能
。
固态渗碳法已被应用于
Co
‑
Cr
‑
Fe
‑
Ni
‑
W
高熵合金的表面硬化
。
与
Co
‑
Cr
‑
Fe
‑
Ni
‑
W
相比，实现了约
100%
的硬度显著提高
。
近年来，类似碳同素异形体材料，如碳纳米管（
CNTs
）
、
石墨烯和石墨，也被用作碳源来合成掺碳高熵合金，并且都取得了明显的增强效果
。
通过添加石墨烯，硬度和耐划痕性增加了
1.5
倍以上
。
通过纳米压痕测试检测了添加石墨前后
Co
‑
Cr
‑
Fe
‑
Ni
‑
W
薄膜的硬度变化，也发现其硬度得到了增加
。
[0004]除了纯相高熵合金，在钢基底上激光熔覆
Co
‑
Cr
‑
Fe
‑
Ni
‑
W
基高熵合金涂层及其相应的耐磨性已被广泛研究
。
然而，在激光熔覆过程中，底材的稀释对于高熵结构
、
硬度和耐磨性的保持产生了负面影响，这是一个不可避免的问题
。
因此，可以尝试使用碳纳米材料进一步增强
Co
‑
Cr
‑
Fe
‑
Ni
‑
W
高熵合金的熔覆层
。
石墨烯用于激光熔覆
Co
‑
Cr
‑
Fe
‑
Ni
‑
W
基高熵合金涂层多采用氧化石墨烯或还原后的石墨烯直接与高熵合金粉末相混合的方法
。
然而，由于两者的比重差异过大，氧化石墨烯或还原后的石墨烯很难与高熵合金粉末均匀混合，导致石墨烯出现偏析，最终造成激光熔覆
Co
‑
Cr
‑
Fe
‑
Ni
‑
W
基高熵合金涂层的性能不均匀
。
[0005]Co
‑
Cr
‑
Fe
‑
Ni
‑
W
高熵合金以其优异的力学性能和耐腐蚀性广泛应用于各个领域，然而在某些高摩擦
、
高磨损
、
高耐腐蚀环境下仍存在挑战
。
石墨烯用于激光熔覆
Co
‑
Cr
‑
Fe
‑
Ni
‑
W
基高熵合金涂层多采用氧化石墨烯或还原后的石墨烯直接与高熵合金粉末相混合的方法，由于石墨烯与合金粉末比重的差异，经常造成石墨烯增强激光熔覆
Co
‑
Cr
‑
Fe
‑
Ni
‑
W
基高熵合金涂层的性能不均匀的问题
。
为了解决上述问题，研究更经济有效的石墨烯增强激光熔覆
Co
‑
Cr
‑
Fe
‑
Ni
‑
W
基高熵合金涂层具有重要的科学意义和应用价值
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种石墨烯增强
Co
‑
Cr
‑
Fe
‑
Ni
‑
W
高熵合金激光熔覆耐磨损涂层方法，本专利技术原位石墨烯增强是指在激光熔覆过程中，通过合适的预处理措施，首先将石墨烯前驱体芳香族聚合物均匀分散在合金粉末中，之后通过喷雾干燥工艺得到芳香族聚
合物
/
合金粉末的均匀颗粒
。
最后，石墨烯的制备与高熵合金掺碳在激光熔覆过程中一步完成
。
最终在涂层材料中生成均匀分布的石墨烯纳米颗粒和碳化物相
。
本专利技术石墨烯的制备与高熵合金掺碳在激光熔覆过程中一步完成
。
此方法不仅改善了激光熔覆涂层的均匀性，还简化生产工艺并降低材料成本
。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种石墨烯增强
Co
‑
Cr
‑
Fe
‑
Ni
‑
W
高熵合金激光熔覆耐磨损涂层方法，所述方法按以下步骤进行：
(1) 选择
Co
‑
Cr
‑
Fe
‑
Ni
‑
W
高熵合金作为涂层基体材料；
(2) 将石墨烯前驱体纳米颗粒均匀分散于
Co
‑
Cr
‑
Fe
‑
Ni
‑
W
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种石墨烯增强
Co
‑
Cr
‑
Fe
‑
Ni
‑
W
高熵合金激光熔覆耐磨损涂层方法，其特征在于，所述方法按以下步骤进行：
(1) 选择
Co
‑
Cr
‑
Fe
‑
Ni
‑
W
高熵合金作为涂层基体材料；
(2) 将石墨烯前驱体纳米颗粒均匀分散于
Co
‑
Cr
‑
Fe
‑
Ni
‑
W
高熵合金粉末中，制备石墨烯增强的高熵合金粉末；
(3) 将混合了石墨烯前驱体的高熵合金粉末喷涂于基底材料表面；
(4) 通过激光照射，石墨烯在高熵合金粉末中原位形成，并将石墨烯增强的高熵合金粉末熔融，形成涂层；石墨烯前驱体为在激光照射下原位生成石墨烯的芳香族聚合物，包括聚苯醚
(polyphenylene ether
，
PPE)
，聚酰亚胺
(polyimide,PI)
，聚芳酰胺
(polyaramide), 聚苯乙烯酮
(polyetheretherketone, PEEK)
，木质素中一种或两种及以上的混合物；石墨烯前驱体重量与高熵合金粉末比例为
(0.1~1)
：
100
；石墨烯前驱体粉末与高熵合金粉末的混合方式为喷雾干燥工艺；具体过程：将石墨烯前驱体粉末首先...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晨皓，孙小涛，孙鹏皓，马伟民，刘宇峰，
申请(专利权)人：上海金亿恒新材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：