【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种抗高温氧化高熵合金的激光增材制造方法，具体属于金属材料增材制造。
技术介绍
1、现代航空发动机作为飞机的“心脏”，其高压涡轮主要采用传统的镍基高温合金材料，而传统的镍基高温合金只能在1200℃以下抗氧化，已不能满足发动机推重比和工作温度的要求，因此需要研究更耐高温氧化的结构材料。
2、高熵合金具有高强度、高硬度、耐高温、抗强腐蚀的优异特点，近年来受到研究学者的广泛关注。高熵合金是由五种或五种以上元素以等摩尔比或近似等摩尔比构成的可以形成独特的单一固溶体相结构的合金体系，具有熵值高，结构相对简单的特点。基于高熵合金的概念，难熔高熵合金则是由多种高熔点难熔金属组成的合金体系，具有熔点高，高温抗氧化性和热稳定性等特点，有希望取代传统的镍基高温合金作为下一代航空发动机高压涡轮的先进结构金属材料。激光熔化沉积alcrmotati高熵合金拥有bcc1和bcc2双相结构，在1300~1400℃温度范围内被证明可以生成al2o3氧化层，达到完全抗氧化性能。但实验证明1500℃下无法生成al2o3氧化层。针对该现状，本专利技术通过引入si粉，形成al0.15crmotatisi0.05高熵合金，在1500℃下可以稳定生成致密的al2o3氧化层，从而实现完全抗氧化的效果。
3、激光增材制造是一种基于数字化控制材料逐层沉积成形的制造技术，该技术可以将难熔高熵合金金属零件的三维模型，经过计算机专业软件的分层切片得到二维沉积路径的数据，通过数字化技术，沿该路径采用高能量激光束将粉末逐面进行熔化沉积，从而实现高熵合
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出一种在1500℃抗高温氧化高熵合金的激光增材制造方法，利用激光熔化沉积增材制造的高速冷却实现了高致密、晶粒细小的高熵合金的制备，在保证无气孔、夹杂等缺陷的同时，制得具有优异抗高温氧化性能的al0.15crmotatisi0.05难熔高熵合金。
2、为实现上述目的，本专利技术一种抗高温氧化高熵合金的激光增材制造方法以球形高熵合金粉、al粉、si粉和cr粉为原料，在q235钢表面预先激光熔化沉积si层，其后再在si层上激光熔化沉积抗高温氧化的al0.15crmotatisi0.05高熵合金；具体包括以下步骤：
3、步骤1：将球形高熵合金粉与cr粉混合均匀，得到难熔高熵合金粉；
4、其中，球形高熵合金粉的原子百分比为：al：4.3 at.%、cr：5.7 at.%、mo：31.4at.%、ta：30.2 at.%、ti：28.4 at.%；cr粉的加入量占难熔高熵合金粉的13 wt.%；
5、步骤2：将难熔高熵合金粉、al粉和si粉分别在100-120℃ 温度下真空干燥12小时，然后自然冷却备用；
6、步骤3：以q235钢作为成形基板，经预处理后安装在激光发射器下方并调平；
7、步骤4：将干燥后的si粉加入至左路送粉器内，启动激光增材制造设备，设定激光熔化沉积工艺参数；在氩气的保护下，在q235钢成形基板上激光熔化沉积出si层；
8、步骤5：取出左路送粉器中的si粉，清理送粉器，再将al粉和难熔高熵合金粉分别放入左路送粉器和右路送粉器中，设定激光熔化沉积工艺参数；在氩气的保护下，在si层表面激光熔化沉积al0.15crmotatisi0.05高熵合金。
9、所述预处理的过程为：用砂纸打磨q235钢成形基板表面去除氧化层，再用丙酮超声清洗30分钟。
10、所述的步骤4中的激光熔化沉积工艺参数为：送粉速率0.2 g/min，激光功率900w，扫描速度1000 mm/min，扫描间距0.5 mm，每层厚度0.1 mm，沉积层数为5层，离焦量0 mm，光斑直径2 mm。
11、所述的步骤5中的激光熔化沉积工艺参数为：左路送粉速率0.11 g/min，右路送粉速率0.15 g/min，激光功率900 w，扫描速度800-1000 mm/min，扫描间距0.5 mm，每层厚度0.1 mm，沉积层数为5层，离焦量0 mm，光斑直径2 mm。
12、所述氩气的气流量控制为8 l/min。
13、本专利技术的有益效果：本专利技术利用激光熔化沉积的能量密度及双路送粉方式，解决了al、cr挥发损失以及al粉难混合的问题，并通过激光增材制造工艺参数的调节，获得抗高温氧化的al0.15crmotatisi0.05高熵合金。本专利技术al0.15crmotatisi0.05高熵合金结构致密，晶粒细小，无气孔和夹杂等缺陷，在1500℃下能稳定生成致密的al2o3氧化层，抗高温氧化性能优异，工况适应性好。
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1.一种抗高温氧化高熵合金的激光增材制造方法，其特征在于：所述的激光增材制造方法以球形高熵合金粉、Al粉、Si粉和Cr粉为原料，在Q235钢表面预先激光熔化沉积Si层，其后再在Si层上激光熔化沉积抗高温氧化的Al0.15CrMoTaTiSi0.05高熵合金；具体包括以下步骤：
2.一种抗高温氧化高熵合金的激光增材制造方法，其特征在于：所述预处理的过程为：用砂纸打磨Q235钢成形基板表面去除氧化层，再用丙酮超声清洗30分钟。
3.一种抗高温氧化高熵合金的激光增材制造方法，其特征在于：所述的步骤4中的激光熔化沉积工艺参数为：送粉速率0.2 g/min，激光功率900 W，扫描速度1000 mm/min，扫描间距0.5 mm，每层厚度0.1 mm，沉积层数为5层，离焦量0 mm，光斑直径2 mm。
4.一种抗高温氧化高熵合金的激光增材制造方法，其特征在于：所述的步骤5中的激光熔化沉积工艺参数为：左路送粉速率0.11 g/min，右路送粉速率0.15 g/min，激光功率900W，扫描速度800-1000 mm/min，扫描间距0.5 mm，每层厚度0
5.一种抗高温氧化高熵合金的激光增材制造方法，其特征在于：所述氩气的气流量控制为8 L/min。
...【技术特征摘要】
1.一种抗高温氧化高熵合金的激光增材制造方法，其特征在于：所述的激光增材制造方法以球形高熵合金粉、al粉、si粉和cr粉为原料，在q235钢表面预先激光熔化沉积si层，其后再在si层上激光熔化沉积抗高温氧化的al0.15crmotatisi0.05高熵合金；具体包括以下步骤：
2.一种抗高温氧化高熵合金的激光增材制造方法，其特征在于：所述预处理的过程为：用砂纸打磨q235钢成形基板表面去除氧化层，再用丙酮超声清洗30分钟。
3.一种抗高温氧化高熵合金的激光增材制造方法，其特征在于：所述的步骤4中的激光熔化沉积工艺参数为：送粉速率0.2 g/min，激光...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘鑫联，杜涵，周子翼，陈云瑞，谢云，彭晓，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：
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