本技术介绍了一种微细钛基高熵合金丝的制备流程,涵盖钛基高熵合金的制造领域。该方法包括原料选择与预处理、原料混合、初步钛基高熵合金合成等步骤,旨在提高合金丝的性能和应用范围。
背景技术
高熵合金是由五种及五种以上主成分构成,按照等原子比或近似等原子比方式混合而成的一种新型合金,其四种特定效应(高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应、鸡尾酒效应)使得高熵合金具有许多优异的性能,如高强度、高硬度、良好的热稳定性、出色的耐腐蚀性等。而在高熵合金中添加钛元素,形成钛基高熵合金,能够有效降低合金密度、提高合金硬度和强度,这对新一代高推重比、高功重比飞机发动机高温结构材料的研制具有重要意义。近年来,随着大飞机、航空发动机、新一代运载火箭等不断发展,航空航天零部件结构趋向一体化、复杂化,传统铸造、锻造结合机加工的成型方式已不能满足高效率、低成本的复杂结构制造需求。
目前,增材制造钛基高熵合金成为科技界重点研究方向之一,增材制造技术基于自下而上的逐层累加原理,故而复杂成型能力优异,根据供料方式的不同可分为铺粉、送粉和送丝三种。但粉末增材制造技术对粉末原料的质量要求较高,制备过程中沉积速度较慢;并且由于现有制粉技术受限,粉末价格昂贵。相较之下,以丝材为原料的熔丝增材制造技术沉积速度快、生产成本低、成型自由度大。
因此,增材制造钛基高熵合金在航空航天领域展现出巨大的应用前景,这其中熔丝增材制造钛基高熵合金能够突破形状制约的同时,兼具成型效率高、生产成本低等优势,有望进一步提升复杂结构钛基高熵合金的工程化应用。
然而,由于钛基高熵合金室温塑性差,难以拉丝成型,现有钛基高熵合金熔丝增材制造多采用的双丝或多丝送丝法,但其运行机构复杂、设备成本较高。即使是单丝送丝法,也是以钛基高熵复合丝为原料,存在丝材制备复杂、成分分布不均、成本较高等问题。因此,亟需发明一种钛基高熵合金丝的制备方法,以满足钛基高熵合金的高质量熔丝增材制造需求。
例如:中国专利CN117127081A公开了一种增材制造用高熵合金丝材及其制备方法,以特定原子百分比的Fe、Co、Cr、Ni、Al、Ti金属元素为原料,包括原材料配制、熔炼、锻造、热轧、拉拔和调整步骤;该方法通过传统工艺制备高熵合金丝材,所制备的高熵合金棒材虽然经过反复熔炼,但是成分分布并不均匀;特别是之后经过的热轧和拉拔会加大不均匀分布。
中国专利CN114507802A公开了一种用于激光增材制造的低成本高熵合金粉芯丝材及其制备方法,所述高熵合金粉芯丝材包括金属外管和位于内部的纯金属或合金粉末,纯金属或合金粉末装入金属无缝管材后进行封口,通过10道次以上的旋锻得到丝材;即使合金粉末在管内分布均匀,经过多道次旋锻,外层管材成分会掺杂到粉芯丝材中,使得成分分布不均匀。
中国专利CN114032435A公开了一种抗氧化增材制造用高熵合金微米丝及其合成方法,显然该合成方法需要特殊的装置结构才能实现,真空吸铸的棒材受到工艺影响,其成分分布在棒材的各部位并不均匀,之后的真空熔炼铜辊甩丝工艺会加大这种不同。
实现思路