激光熔覆高性能中熵合金基复合材料涂层技术

激光熔覆以高能量密度激光为热源在基材表面制备一层与基材具有冶金结合但成分和性能与基材完全不同的熔覆层，从而提高金属零部件的耐磨、耐蚀、抗氧化等性能，是一种重要的材料表面改性方法。然而，利用常规熔覆材料制备出的激光熔覆层经常出现组织不均匀、开裂等缺陷。高/中熵合金是近年迅速发展起来的新型合金材料，由3-5种及以上主要元素（每种的原子分数在5-35%之间）组成，具有较传统合金更高的构型熵(>1.0 R，R为气体常数)，主要形成简单固溶体相并已展现出多种独特的优异性能。本项目研发了一系列适用于多种重要金属材料（包括钛合金、锆合金、不锈钢等）的高性能中熵合金基复合材料涂层（CoNiTi+Y2O3、CoFeTi+Y2O3、AlTiZr+Y2O3、AlTiZr+Y2O3/TiC等），并探索出了可获得高质量熔覆层的激光加工工艺。通过精确调控基体表面预置粉的成分（中熵合金与陶瓷相粉末的比例）和厚度，以及关键激光加工参数（激光功率、脉冲间隔、扫描速率、搭接比等），可在基体表面制备出厚度可控、组织均匀、无缺陷的熔覆层，其耐磨性、耐酸碱腐蚀性、抗高温氧化性等显著高于基体和常规激光熔覆层，具有广阔的推广应用前景。