[發明專利]一種多主元合金高耐磨齒輪及其制備方法

在審

• 申請號: 201810084631.4
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108277421A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 馬明星;王志新;梁存;周家臣;王蒙
• 申請（專利權）人: 中原工學院
• 主分類號: C22C30/02
• 分類號: C22C30/02;C22C1/04;B22F5/08
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 鄭園;孫詩雨

本發明提供了一種多主元合金高耐磨齒輪及其制備方法，屬于金屬材料及其制備領域，多主元合金成分為Al_xCrCuMn_yNiMg_z，其中0.1≤x≤1.2；0.1≤y≤1.2；0.1≤z≤1.2、0.02≤x/(x+y+z+3)<0.25；0.02≤y/(x+y+z+3)<0.25；0.02≤z/(x+y+z+3)<0.25。本發明方法能夠獲得成分均勻的多主元合金工件，有效抑制金屬間化合物的形成；所制備的多主元合金工件硬度高、耐磨性能好；制備工藝簡單，成本低，操作可控，易于工業化大規模生產。

技術領域

本發明涉及金屬材料及其制備領域，具體涉及一種多主元合金高耐磨齒輪及其制備方法。

背景技術

隨著工作時間的增加，齒輪副的磨損增大，導致嚙合間隙增大，進而導致齒輪磨損加劇，使整個設備的性能和可靠性下降。而齒輪的主要失效形式是磨損，即齒輪表面、斷面的磨損。為了保證長期工作的可靠性和穩定性，齒輪材料應具備：較高的硬度和耐磨性，以防止齒面的各種失效，同時應具有較好的工藝性，以達到齒輪的各種技術要求。傳統齒輪材料的合金主要為優質碳素結構鋼、合金結構鋼、鑄鋼、鑄鐵等，用以滿足多種工況條件下的需求。但是，隨著科技的快速發展和應用環境的變化，傳統合金材料在使用過程中遇到諸多性能瓶頸，很難滿足科技對材料性能日益提高的需求。多主元合金突破傳統合金設計理念依靠近等摩爾比（5～35at%）多種（至少5種）金屬原子混合形成合金，目前已經大量文獻報道并指出：多主元高熵合金在機械性能、耐腐蝕、耐磨損、磁學性能、抗輻照、低溫性能等方面都很優異，因此開發適用于復雜工況條件下適用于制備齒輪的新型多主元高熵合金材料具有重要意義。

目前，多主元合金的研究主要集中在具有面心立方結構的CoCrFeNiCu與FeCoCrNiMn，和具有體心立方結構的CoCrFeNiAl與AlTiCrFeCoNi等高熵合金，或者在該合金的基礎上添加一種或多種元素進行研究，對新型多主元合金體系的研究還有待進一步開發，從而提供更多更好性能的多主元合金。

發明內容

本發明提出了一種多主元合金高耐磨齒輪的制備方法，此種方法以純金屬粉末為原料，在室溫球磨過程中發生復雜的固相反應，利用球磨過程中產生的機械力（剪切力、沖擊力等）可使金屬粉末發生塑性變形、斷裂、破碎、晶體結構重構等過程，整個過程均為固相反應，避免了傳統熔鑄法難以制備熔沸點差異較大的弊端。然后在將預合金化的粉末真空燒結，確保了固相反應的充分進行，同時，全過程均在氣氛保護或真空下，避免了易氧化金屬的在制備過程中的氧化和氣體元素引入，充分保證了多主元合金成分設計的穩定性。此外，制備出的多主元合金粉末成分均勻，可有效抑制金屬間化合物的形成，原料利用率高，且具有較高的硬度和耐磨性以及較好的綜合機械性能等。

實現本發明的技術方案是：一種多主元合金高耐磨齒輪，多主元合金高耐磨齒輪按照化學式Al_xCrCuMn_yNiMg_z稱取金屬粉末，其中0.1≤x≤1.2、0.1≤y≤1.2、0.1≤z≤1.2、0.02≤x/(x+y+z+3)&lt;0.25、0.02≤y/(x+y+z+3)&lt;0.25、0.02≤z/(x+y+z+3)&lt;0.25。

一種多主元合金高耐磨齒輪及其制備方法，步驟如下：

（1）按化學式為Al_xCrCuMn_yNiMg_z稱取金屬粉末，將金屬粉末置于球磨罐中，加入不銹鋼球，然后在氣體保護下將球磨罐密封，將密封球磨罐置于球磨機上進行高能球磨；其中0.1≤x≤1.2、0.1≤y≤1.2、0.1≤z≤1.2、0.02≤x/(x+y+z+3)&lt;0.25、0.02≤y/(x+y+z+3)&lt;0.25、0.02≤z/(x+y+z+3)&lt;0.25；