【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于刀具涂层制备，具体涉及一种bcc+laves纳米片层双相共晶高熵合金涂层的可控制备方法。
技术介绍
1、提高涂层刀具的综合性能，合理设计涂层化学成分以及改善刀具涂层与基材的结合强度以适应高速切削技术是制造业发展的一个关键问题。
2、bcc+laves纳米片层双相共晶高熵合金涂层是一种具有高硬度、高耐磨性、优良的抗高温软化性的新型合金，有希望制备成高性能的涂层极大的提高刀具在室温下和高温下的硬度和耐磨性。
3、现有技术中有一些制备bcc+laves合金的方法，如公告号为cn112553488b的专利文件公开了一种cralnbtivzr高熵合金材料及其制备方法，其元素成分为等摩尔比1:1:1:1:1:1的cralnbtivzr，其铸态组织由bcc和hcp固溶体及少量laves相组成。其制备方法如下：(1)超声处理：用丙酮溶液和无水乙醇清洗各材料备用；(2)称量：以等摩尔比称取各材料；(3)熔炼：使用非自耗真空电弧熔炼炉对称量配好的材料进行多次重复熔炼制备铸态高熵合金。(4)热处理：采用真空管式加热炉对铸态高熵合金进行980-1100℃，保温2-4h的均匀化退火。但其需要反复多次重复熔炼，熔炼工艺所需时间长。
技术实现思路
1、本专利技术为解决上述问题，提供了一种bcc+laves纳米片层双相共晶高熵合金涂层及其可控制备方法。
2、具体是通过以下技术方案来实现的：
3、1、一种bcc+laves纳米片层双相共晶高熵合金涂层，所
4、进一步，所述合金涂层中bcc相与laves相是形成片层结构；所述bcc相主要为fe-cr固溶体，laves相主要为fe2nb。
5、2、上述bcc+laves纳米片层双相共晶高熵合金涂层的可控制备方法，包括以下步骤：
6、(1)配料混料：按比例称取对应重量的合金粉末放入球磨罐中，再加入合金粉末8倍质量的不锈钢球，在高能行星球磨机中球磨1.5-2.5h，转速为300r/min；
7、进一步，所述的合金粉末平均粒度为150-300目。
8、(2)成胚：在高速钢钢板上放置尺寸为40mm×15mm×12mm模具：将步骤(1)中球磨后的粉末用勺子倒入模具，并刮至与模具平整；
9、(3)熔覆：采用直径为φ＝4mm的圆形光斑在设定的激光参数下：p＝1800w,v＝5mm/s,激光焦距300mm，按照设定的路径进行单道熔覆；
10、(4)淬火：将熔覆好的涂层试样进行在水中进行淬火处理，获得超细的纳米片层共晶组织。
11、进一步，通过改变涂层中的fe和nb的摩尔比，来控制涂层中共晶组织的形成。随着nb含量的增加，涂层的组织由单一的bcc相转为bcc+laves纳米片层双相。
12、3、显微组织观察：将熔覆好的涂层利用线切割机切割成10mm x 10mm x 5mm的长方体块状，将线切割过后的块状样品的截面镶样过后。依次，经粒度为400#、600#、800#、1000#、1200#、1500#、2000#、3000#的砂纸对涂层的截面进行打磨光滑。随后利用抛光机进行机械抛光，直到在显微镜下观察不到划痕的痕迹，最后用体积比为(浓hno 3：浓hcl＝1:3)的溶液对试样进行腐蚀。采用olympus gx41的金相显微镜对腐蚀后的金相试样进行初步的显微组织观察。使用zeiss gemini 300热场发射扫描电镜对经过金相分析和磨损试验的试样进行显微形貌观察，确定所制备的涂层为bcc+laves纳米片层双相共晶高熵合金涂层。
13、综上所述，本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过激光熔覆技术在高速钢表面制备一层bcc+laves纳米片层双相共晶高熵合金涂层；由于基体材料和涂层为冶金结合，因此表现良好结合强度，同时基体中c元素渗透到涂层中与强碳元素nb结合形成nbc颗粒，在一定程度上能提升涂层的硬度和耐磨性，同时fe-cr型bcc固溶体相本身也表现出较高的硬度和耐磨性，因此在高速钢刀具表面改性领域有较大的发展前景，能较大的延长高速切削用刀具使用寿命，降低制造成本。
14、为获得在室温和高温下高硬度和高耐性的涂层，通过激光熔覆技术和无限固溶体法的设计思路设计了碳化物增强的alfecrmonbx(x＝0.4,0.6，0.8)双相bbc+lavs纳米片层双相共晶高熵合金涂层。nb是强碳化物形成元素，将与激光熔覆过程中因基材表面部分熔化而进入熔池的碳结合，原位合成细小、弥散的碳化物提高涂层的硬度和耐磨性。fe-nb原子对间的混合焓相对较负，它们易形成金属间化合物；而在fe-cr-mo系中，各原子对间的混合焓非常接近于零，它们易相互作用形成bcc无序固溶体。鉴于上述特点，本专利技术采用了三个步骤成功制备出了单相bcc固溶体高熵合金涂层。步骤一，利用精度为0.1mg的分析电子天平按摩尔比1:1:1:x(x＝0.4,0.6,0.8)分别称量al、fe、cr、mo、nb粉末混合；步骤二，将配制好的粉末放入干燥过的不锈钢球磨罐中，通过行星式球磨机将其混合均匀后铺置在高速钢基材表面；步骤三，利用光纤激光按照设定的路径和激光参数熔化粉末，粉末熔化凝固过后获得与基体界面结合良好的单相bcc固溶体高熵合金。
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1.一种BCC+Laves纳米片层双相共晶高熵合金涂层，其特征在于，所述合金涂层的组成按摩尔比计为：Al：Fe：Cr：Mo：Nb＝1：1：1：1:x，x＝0.4，0.6，0.8。
2.如权利要求1所述的一种BCC+Laves纳米片层双相共晶高熵合金涂层，其特征在于，所述合金涂层中BCC相与Laves相是形成片层结构；所述BCC相主要为Fe-Cr固溶体，Laves相主要为Fe2Nb。
3.一种BCC+Laves纳米片层双相共晶高熵合金涂层的可控制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的一种BCC+Laves纳米片层双相共晶高熵合金涂层的可控制备方法，其特征在于，所述的合金粉末平均粒度为150-300目。
5.如权利要求3所述的一种BCC+Laves纳米片层双相共晶高熵合金涂层的可控制备方法，其特征在于，所述的熔覆激光参数为：P＝1800W,v＝5mm/s,激光焦距300mm。
【技术特征摘要】
1.一种bcc+laves纳米片层双相共晶高熵合金涂层，其特征在于，所述合金涂层的组成按摩尔比计为：al：fe：cr：mo：nb＝1：1：1：1:x，x＝0.4，0.6，0.8。
2.如权利要求1所述的一种bcc+laves纳米片层双相共晶高熵合金涂层，其特征在于，所述合金涂层中bcc相与laves相是形成片层结构；所述bcc相主要为fe-cr固溶体，laves相主要为fe2nb。
3.一种bcc+...
【专利技术属性】
技术研发人员：匡世华，周芳，郑世松，
申请(专利权)人：贵州航天天马机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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