本项技术涉及一种耐腐蚀中熵合金涂层及其制备技术,属于工程材料领域。该涂层化学式为Fe1+yCrNi1-ySix,其中Fe、Cr、Ni、Si的摩尔比为1+y:1:1-y:x,x和y的取值范围分别为0<x≤0.4和0<y≤0.3。制备过程包括将铁、铬、镍、硅按比例放入真空电弧炉中,在氩气保护下熔炼,获得母合金锭后,通过气雾化制备中熵合金粉末,并采用激光熔覆技术结合同步送粉工艺,形成耐腐蚀中熵合金涂层。该技术制备的涂层无缺陷、质量高,具有优异的耐腐蚀性能,能有效延长关键构件的使用寿命。
背景技术
海洋工业、航空航天、轨道交通等领域发展迅速,更加严苛、复杂的服役环境对材料提出了更高的性能要求。海洋腐蚀作为典型的严苛工况,对海洋舰船及装备的服役性能和寿命造成了严重威胁。涂层技术是目前应用最为广泛、也最为有效的提高构件防腐性能手段,其通过改善构件的表面性能以大幅度提高构件的服役性能和寿命。
目前,常用的涂层材料包括铁基涂层、镍基涂层、金属陶瓷复合涂层等,涂层制备技术手段有激光熔覆、等离子熔覆、热喷涂等。然而,现有涂层技术和涂层材料体系对海洋装备的长期防腐效果还有待于提高。中/高熵合金作为近年来备受瞩目的新材料,其不同于传统单一主元的合金,表现出多主元的特点,因此能够协同发挥出多种耐蚀性元素的效用,即“鸡尾酒”效应,表现出优异的耐蚀性能,如CoCrFeMnNi、CoCrNi、FeCrNi等中/高熵合金体系。但这些中/高熵合金目前工业应用中还面临几个问题:一是合金含有较高含量的贵金属元素,合金成本较高,阻碍了广泛的工业应用;二是难以有效避免晶界腐蚀,对长期防腐性提出了挑战;三是如何有效改善中/高熵合金涂层质量,减少缺陷,以提高耐蚀性等服役性能。
综上所述,迫切需要开发出低成本、耐腐蚀的中/高熵合金成分,以及相关的合金粉末、涂层制备技术。
实现思路