[發(fā)明專利]一種外加納米陶瓷相增強韌化高熵合金復(fù)合材料制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201610030517.4 | 申請日： | 2016-01-18 |
| 公開（公告）號： | CN105648297B | 公開（公告）日： | 2018-12-28 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 楊少鋒;張炎;韋維;楊堃;劉明 | 申請（專利權(quán)）人： | 南京工程學(xué)院 |
| 主分類號： | C22C30/00 | 分類號： | C22C30/00;C22C30/02;C22C32/00;C22C1/10 |
| 代理公司： | 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237 | 代理人： | 鄧麗 |
| 地址： | 211167 江蘇*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 外加 納米 陶瓷 增強 韌化高熵 合金 復(fù)合材料 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種外加納米陶瓷相增強韌化高熵合金復(fù)合材料制備方法，以高熵合金顆粒作為基體相，同時外加納米陶瓷，使外加納米陶瓷相偏聚在固溶體晶界處，產(chǎn)生陶瓷相增強，同時對韌性的面心立方固溶體造成擠壓，形成形變孿晶，從而實現(xiàn)高熵合金復(fù)合材料的強塑結(jié)合，制備出高強高韌的高熵合金復(fù)合材料。所述高強韌的無加工余量的高熵合金復(fù)合材料，該復(fù)合材料具有顯著的高強度、高硬度和優(yōu)異的壓縮強度及塑性。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于金屬基復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高熵合金復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)
塊體高熵合金(HEA)具有高強度、高硬度、低的彈性模量與大的彈性應(yīng)變極限等一系列不同于傳統(tǒng)晶態(tài)合金的優(yōu)異力學(xué)性能，使得其被認(rèn)為是極具潛力的結(jié)構(gòu)材料。然而，高脆性使得HEA材料在沒有明顯室溫宏觀塑性變形的情況下，以突然失效的方式發(fā)生災(zāi)難性斷裂；高脆性、高硬度對材料的加工帶來了極大困難。這些都嚴(yán)重地制約著HEA作為先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料在工程中的大規(guī)模應(yīng)用。因此，室溫脆性、加工困難問題已經(jīng)發(fā)展成為HEA材料應(yīng)用的重要瓶頸。
為改善HEA材料的室溫脆性及加工困難的問題，研究者們通過添加不同的金屬元素，采用電弧熔鑄制備出枝晶偏析的塊體材料，這其中以添加Cu效果明顯，其壓縮塑性應(yīng)變達(dá)到8%以內(nèi)。隨后，張勇等人通過定向凝固技術(shù)制備出具有柱狀晶組織的高熵合金材料，其壓縮韌性有所提高；王艷蘋等采用電弧熔鑄制備了內(nèi)生10vol.%TiC 顆粒增強的CrFeCoNiCuAl 高熵合金基復(fù)合材料（HEAMCs），TiC 成顆粒狀均勻分布在基體上，尺寸約為幾個微米。CrFeCoNiCuTi-TiC 復(fù)合材料的壓縮強度和硬度可分別達(dá)到2040MPa 和746HV，壓縮塑性約12%。但上述高熵合金材料的塑性的獲得，不是大幅度降低了強度就是在提高塑性方面并不明顯。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高熵合金復(fù)合材料，在保持其優(yōu)異強度和硬度的同時，提高復(fù)合材料的塑性。
本發(fā)明的高熵合金復(fù)合材料，以高熵合金顆粒作為基體相，同時外加納米陶瓷，使外加納米陶瓷相偏聚在固溶體晶界處，產(chǎn)生陶瓷相增強，同時對韌性的面心立方固溶體造成擠壓，形成形變孿晶，從而實現(xiàn)高熵合金復(fù)合材料的強塑結(jié)合，制備出高強高韌的高熵合金復(fù)合材料。
所述外加納米陶瓷相增強韌化高熵合金復(fù)合材料的制備方法，具體包括以下制備步驟：
①按照復(fù)合材料預(yù)定成分進(jìn)行配比，選取高純的合金粉體及適當(dāng)?shù)募{米陶瓷粉體。所述合金粉體原子式為：AlxFeCrCoyNi(Cu)mTiz ，其中0≤x≤0.7，0≤z≤0.7，x+z =0.7，1≤y≤1.5，m為0或1。
所述Al、Fe、Cr、Co、Ni、Cu、Ti金屬粉末的純度>99.9 %，粒度≤45μm。
所述納米陶瓷粉體為Al2O3、TiC、SiC，純度>99.9%，粒度≤100nm。以合金粉體的體積為100%計，納米陶瓷粉體的體積為1~20%。
②在氬氣保護(hù)氣氛下采用高能球磨機將合金粉體及納米陶瓷粉體混合及機械合金化，干磨轉(zhuǎn)速400~500r/min，干磨時間為40~50h，濕磨時間2~5h，濕磨轉(zhuǎn)速為100~300r/min；濕磨后，打開真空罐，真空干燥24~36h后，經(jīng)50~100r/min球磨1~2h，制備得到高熵合金復(fù)合粉末。
③將高熵合金基復(fù)合粉末置于石墨或硬質(zhì)合金模具中燒結(jié)，加壓30-80MPa，加熱至1000-1150℃，保溫10-30min，進(jìn)行高熵合金粉體致密化處理（設(shè)備選用真空熱壓爐或等離子放電燒結(jié)爐（SPS）），得到所述高熵合金復(fù)合材料。
采用XRD、TEM、力學(xué)性能試驗機等對所述高熵合金復(fù)合材料進(jìn)行測試。
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