1 高熵合金制备方法
目前,根据合金制备的初始状态可以对高熵合金的制备方法加以分类｡高熵合金的制备主要包括机械合金化+等静压､电弧熔炼和表面涂层(等离子喷涂和激光熔覆)等方法｡
1.1 机械合金化
机械合金化是一种固态粉末加工技术,它是在高速搅拌球磨的条件下,利用金属粉末混合物的重复冷焊和断裂进行合金化过程的｡据报道,机械合金化具有从混合的元素或预合金粉末开始,合成各种平衡和非平衡合金的能力｡机械合金化是针对金属粉末加工所特有的方法,常用来制备高温合金｡机械合金化分3步进行:首先,将合金材料在球磨机中研磨成粉末;然后用热等静压(HIP)同时压制和烧结粉末;最后,进行热处理,以消除在冷压缩期间产生的内部应力｡机械合金化法已经成功地应用于制备适合高温条件使用的航空航天部件用合金｡在高熵合金研究中,可利用机械合金化法来制备纳米尺度合金粉体材料,或进而采用粉末冶金的方式制备块体材料｡
1.2 电弧熔炼
电弧熔炼法是制备高熵合金最常用的一种方法｡高熵合金的制备是通过在电弧熔炼炉中将各种合金元素反复熔化至少5次而实现的｡通过控制电弧熔炼炉的电流大小,可以使电弧达到非常高的温度(>3 000 ℃)｡因此,大多数高熔点金属元素,在该炉内都可以实现熔化并在液态下完成互相混合｡然而,电弧熔炼可能不太适合低熔点元素,因为在加热过程中这些低熔点元素很容易挥发,从而难以与其他元素实现较好的混合｡在这种情况下,电阻加热或感应加热可能更适合这些低熔点合金元素的熔炼｡
1.3 等离子喷涂
等离子喷涂工艺是一种液体加工方法｡该方法主要是将高熵合金加热到熔融或半熔融状态,并以高速将熔融的离子体喷涂在预先选定的金属基材上,从而形成光滑的保护层｡在此过程中,通过热喷枪中的可燃气体或电弧产生热量,使得充分细化的高熵合金粉末首先在已事先准备的基底上熔化,以形成喷雾沉积物;随着靶材被压缩气体逐渐加热,而最终转化为熔融状态,将限流加速的等离子体喷射至基底,并且撞击基底表面以使其平坦化并形成薄片,这些薄片与预制的基底表面彼此不规则性相容｡此外,这些喷射的等离子体通过冷却彼此建立成内聚结构而积聚在基板上,并最终形成涂层｡
1.4 激光熔覆
激光熔覆工艺具有以下优点:加热快冷却快,热影响区小,可以形成均匀致密的包裹层,形成较少的微观缺陷,微熔敷易实现,稀释率极低｡该技术与等离子喷涂相似,因为两种方法都具有熔化施加于基底上的原料的能量源｡激光熔敷使用集中的激光束作为热源,并同时熔化基底材料,这将导致施加原料与基底实现冶金结合,使两者之间具有优异的结合强度｡激光熔覆工艺的一个优点是可以将激光束聚焦并集中在非常小的区域上,这使得衬底的热影响区非常浅,该特征使得基板的冶金开裂､变形及转变的机会最小化｡此外,较低的总热量使得材料从衬底的稀释度最小化｡
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