本發(fā)明涉及材料表面處理和強(qiáng)化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種細(xì)化多主元合金涂層中硅化物相的方法；通過該方法在鋁合金的表面形成高硬度、高耐磨性和高耐腐蝕性的合金化層。

背景技術(shù)：
鋁及鋁合金是有色金屬中應(yīng)用最廣泛的材料之一，鋁合金具有密度小、易加工、熱膨脹系數(shù)低、熱導(dǎo)率高、比剛度和比強(qiáng)度高等諸多優(yōu)異性能。在日常生產(chǎn)和生活以及航空、汽車、高鐵、發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、光學(xué)儀器、導(dǎo)彈鑲嵌結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域取得了廣泛應(yīng)用。但隨著工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)鋁合金的表面性能提出了更高的要求，耐磨性、耐腐蝕性和抗氧化性顯得尤為重要。目前，在鋁合金表面制備耐磨涂層的方法通常是在鋁合金表面噴涂一層粘結(jié)底層，再噴涂氧化物陶瓷工作層，制備出Ni/Al-Al2O3、NiCrAl-Al2O3、Ni-Al2O3等復(fù)合涂層，但是這種方法制備出來的涂層結(jié)合強(qiáng)度低，并且表面容易形成氧化膜。如李福泉等（授權(quán)公告號(hào)：CN100549233C）通過電弧輔助激光熔注陶瓷顆粒增強(qiáng)鋁或鋁合金表面。郭志猛等在“一種鋁合金表面涂敷耐磨涂層的方法”（授權(quán)公告號(hào)：CN100408724C）中通過在反應(yīng)原料中加入過量的鋁，利用自蔓延反應(yīng)放出的熱量使表面的鋁表面的氧化膜熔解，在離心力的作用下將氧化物分離。該方法只適合管類構(gòu)件的內(nèi)表面獲得耐磨涂層，并且因鋁合金的導(dǎo)熱作用，難以使鐵鋁金屬間化合物與鋁基體良好結(jié)合。強(qiáng)流脈沖電子束(HCPEB)是近年來發(fā)展起來的一種新型高效表面處理技術(shù)，是以加速電子為能量載體的新型高能密度荷電粒子束流。強(qiáng)流脈沖電子束比脈沖離子束易于引出和控制，裝置簡單可靠。強(qiáng)流脈沖電子束照射金屬材料時(shí)不存在脈沖激光束的能量反射問題，能量吸收率受材料成份和表面形態(tài)的影響小。強(qiáng)流脈沖電子束比是在真空環(huán)境中完成，可有效抑制材料的高溫氧化和污染等問題。如“超高強(qiáng)度鋁合金表面合金化的處理方法”（授權(quán)公告號(hào)：CN102691040A），但是電子束表面處理得到的表面改性層太薄，對(duì)于工作在劇烈摩擦環(huán)境的鋁合金零件表面不能起到足夠的保護(hù)。孫榮祿等（授權(quán)公告號(hào)：CN100491593C）發(fā)明了一種高能密度激光重熔表面熔覆SiC/Al-Si粉末的鋁合金表面強(qiáng)化方法，在鋁合金基體上獲得表面質(zhì)量良好、高耐磨和高硬度的強(qiáng)化涂層。但是采用陶瓷粉末來提高鋁合金的耐磨性，不能從本質(zhì)上解決高熔點(diǎn)陶瓷層帶來的結(jié)合界面裂紋和開裂的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種細(xì)化多主元合金涂層中硅化物相的方法，使鋁合金表面涂層具有硬度高、耐磨性和抗氧化性好、冶金結(jié)合力強(qiáng)、防止開裂等優(yōu)點(diǎn)。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的：一種細(xì)化多主元合金涂層中硅化物相的方法，其特征在于：包括如下步驟：1）分別稱取Cr、Ti、Si、V、B和Al粉末，其中，Cr、Ti、Si、V、B和Al的摩爾百分比為：Cr：20—30%，Ti：20—30%，Si：20—30%，V：20—30%，B：0—0.2%，余量為Al；2）將1）中稱取好的粉末放入球磨機(jī)中混合2—5小時(shí)；3）配置濃度為4%的聚乙烯醇溶液，并水浴加熱，使其聚乙烯醇完全溶化；4）用金相砂紙將鋁合金板表面的氧化膜打磨掉，并用丙酮清洗干凈；5）將2）混合好的粉末用3）配置的聚乙烯醇溶液調(diào)和成粘稠狀，將其預(yù)涂覆在經(jīng)4）處理后的鋁合金板上形成預(yù)制涂層，該預(yù)制涂層厚度為0.3-0.6mm，然后干燥2-5小時(shí)；6）用激光器對(duì)鋁合金板上的預(yù)制涂層進(jìn)行輻照，并采用高純氬氣保護(hù)。進(jìn)一步地，步驟6）中，激光焦斑的離焦量為3-5mm，脈沖寬度為5-10ms,激光峰值功率為6-8kw，頻率5-13HZ，掃描速度為2-6mm/s。進(jìn)一步地，所述激光器采用是UW-600A型YAG激光器。進(jìn)一步地，步驟1）中，采用電子天平FA2004N進(jìn)行各種粉末的稱取。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：1.能夠在鋁合金基材的表面形成一層硬度高、耐磨性好的Al-Cr-Ti-Si-V-B合金化層，且合金化層與鋁合金基材有良好的結(jié)合力，抗氧化能力更強(qiáng)。2.有效提高鋁合金表面強(qiáng)度，提高鋁合金表面耐磨性和耐蝕性。3.添加微量元素B能夠進(jìn)一步細(xì)化硅化物，能夠減少表面涂層開裂傾向，從而防止表面涂層開裂。附圖說明圖1為實(shí)施例1得到的涂層的示意圖。圖2為實(shí)施例1得到涂層的X射線衍射圖譜。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。一種細(xì)化多主元合金涂層中硅化物相的方法，包括如下步驟：1）分別稱取Cr、Ti、Si、V、B和Al粉末，其中，Cr、Ti、Si、V、B和Al的摩爾百分比為：Cr：20—30%，Ti：20—30%，Si：20—30%，V：20—30%，B：0—0.2%，余量為Al；稱取過程中，采用電子天平FA2004N進(jìn)行各種粉末的稱取，精確度高，稱取更加準(zhǔn)確。2）將1）中稱取好的粉末放入球磨機(jī)中混合2—5小時(shí)。3）配置濃度為4%的聚乙烯醇溶液，并水浴加熱，使聚乙烯醇完全溶化。4）用金相砂紙將鋁合金板表面的氧化膜打磨掉，并用丙酮清洗干凈。5）將2）混合好的粉末用3）配置的聚乙烯醇溶液調(diào)和成粘稠狀，將其預(yù)涂覆在經(jīng)4）處理后的鋁合金板上形成預(yù)制涂層，該預(yù)制涂層厚度為0.3—0.6mm，然后干燥2—5小時(shí)。6）用激光器對(duì)鋁合金板上的預(yù)制涂層進(jìn)行輻照，并采用高純氬氣保護(hù)；操作時(shí)，從側(cè)向吹氬氣，以防止氧化。因?yàn)殇X合金對(duì)YAG激光吸收率高；因此，所述激光器采用UW-600A型YAG激光器，具體工藝參數(shù)為：激光焦斑的離焦量為3-5mm，脈沖寬度為5-10ms,激光峰值功率為6-8kw，頻率5-13HZ，掃描速度為2-6mm/s。由5種或5種以上合金元素按等摩爾比或近等摩爾比配制形成高熵合金，多主元高熵合金借助其特有的高熵效應(yīng)，緩慢擴(kuò)散效應(yīng)，納米相強(qiáng)化及超高晶格畸變等特點(diǎn)，有利于保持合金的高韌性，并可以賦予材料高的硬度、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等多種優(yōu)異性能。本發(fā)明采用Cr、Ti、Si、V、B和Al進(jìn)行配比、制作涂層材料，在保證其達(dá)到需求的情況下，更好地節(jié)約材料成本；并且該涂層材料與鋁合金基體材料之間熱物理性能差異更小，因而可直接用于激光熔覆并得到成分均勻的涂層，可以實(shí)現(xiàn)在低成本金屬材料表面涂覆上高性能的高熵合金涂層，添加微量元素B能夠進(jìn)一步細(xì)化硅化物，能夠減少表面涂層開裂傾向，從而防止表面涂層開裂；這將具有良好的應(yīng)用前景。具體實(shí)施例如下：實(shí)施例1，參見圖1、圖2，用電子天平FA2004N稱取Cr、Ti、Si、V、B和Al粉末，各粉末的摩爾比為：23%的Cr，28%的Ti，21%的Si，27%的V，0.05%的B，余量Al，并將將稱好的粉末放在球磨機(jī)中充分混合均勻，混合時(shí)間為4小時(shí)。再配置4%的聚乙烯醇作為粘接劑，將其水浴加熱10分鐘左右，使其完全溶化。將鋁合金板用金相砂紙打磨掉表面的氧化膜，并用丙酮清洗干凈。將混好的粉末用配好的粘接劑調(diào)和成粘稠狀，將其預(yù)涂覆在已經(jīng)清洗的鋁合金板上，涂覆厚度為0.5mm，干燥3小時(shí)左右。采用的是UW-600A型YAG激光器對(duì)鋁合金上的預(yù)制涂層進(jìn)行輻照，采用高純氬氣保護(hù)。激光焦斑的離焦量為3mm,脈沖寬度為6ms,激光峰值功率為8kw，頻率8HZ，掃描速度為5mm/s。將得到涂層用線切割切下，做X射線衍射，得到如圖2所示的衍射圖譜。結(jié)合能譜分析和熱力學(xué)計(jì)算可知涂層主要的合金相為M5Si3型硅化物和BCC相；涂層的平均硬度為HV805；說明表面的性能提高了。實(shí)施例2，用電子天平FA2004N稱取Cr、Ti、Si、V、B和Al粉末，摩爾比為：21%的Cr，25%的Ti，23%的Si，28%的V，0.2%的B，余量為Al，并將將稱好的粉末放在球磨機(jī)中充分混合均勻，混合時(shí)間為5小時(shí)。再配置4%的聚乙烯醇作為粘接劑，將其水浴加熱10分鐘左右，使其完全溶化。將鋁合金板用金相砂紙打磨掉表面的氧化膜，并用丙酮清洗干凈。將混好的粉末用配好的粘接劑調(diào)和成粘稠狀，將其預(yù)涂覆在已經(jīng)清洗的鋁合金板上，涂覆厚度為0.5mm，干燥3小時(shí)左右。采用的是UW-600A型YAG激光器對(duì)鋁合金上的預(yù)制涂層進(jìn)行輻照，采用高純氬氣保護(hù)。激光焦斑的離焦量為3mm,脈沖寬度為6ms,激光峰值功率為8kw，頻率8HZ，掃描速度為5mm/s。結(jié)合能譜分析和熱力學(xué)計(jì)算可知涂層主要的合金相為M5Si3型硅化物和BCC相；涂層的平均硬度為HV846；說明表面的性能提高了。最后需要說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，那些對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。