[發(fā)明專利]一種提高高熵合金耐磨性能的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810309819.4
• 申請(qǐng)日: 2018-04-09
• 公開（公告）號(hào): CN108504881B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭晶;劉瑞文;張曉輝;樊桂菊;邢相峰;孔丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C1/03
• 分類號(hào): C22C1/03;C22C30/00;C22B9/04;C22B9/20
• 代理公司: 濟(jì)南譽(yù)豐專利代理事務(wù)所(普通合伙企業(yè)) 37240
• 代理人: 李茜

本發(fā)明涉及一種提高高熵合金耐磨性能的方法，將高純金屬試樣放在真空電弧熔煉爐內(nèi)在氬氣保護(hù)下熔煉：反復(fù)熔煉得到成分均勻的母合金錠；將母合金錠通過(guò)銅模吸鑄法得到所需要的試樣；將試樣反復(fù)熔煉吸鑄得到的重熔態(tài)高熵合金。本發(fā)明制備的經(jīng)過(guò)重熔處理后高熵合金的硬度和耐磨性能得到明顯提高，滿足農(nóng)業(yè)機(jī)械關(guān)鍵耐磨件的性能要求，可在高端農(nóng)業(yè)機(jī)械上得到廣泛應(yīng)用，另外也可應(yīng)用于其它對(duì)耐磨性能要求高的領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種提高高熵合金耐磨性能的方法。

背景技術(shù)

高熵合金是由至少五種及五種以上金屬元素按照等原子比或接近等原子比的方法混合而成，形成組織單相或兩相的固溶體合金。高熵合金是近幾年研究開發(fā)出來(lái)的一種新型材料，具有優(yōu)異的力學(xué)性能和廣泛的應(yīng)用前景，受到越來(lái)越多的重視。高熵合金具有高耐磨性、高耐腐蝕性、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、高強(qiáng)度、高硬度和抗高溫氧化性等優(yōu)異特性。這些優(yōu)良的性能滿足了農(nóng)業(yè)機(jī)械關(guān)鍵的性能要求，可在高端農(nóng)業(yè)機(jī)械上得到廣泛應(yīng)用。

目前對(duì)于高熵合金的研究主要集中在成分和熱處理對(duì)高熵合金的組織結(jié)構(gòu)和性能的影響上，對(duì)于利用熱歷史改善高熵合金性能的研究很少，尤其是重熔處理對(duì)高熵合金耐磨性的影響。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種提高高熵合金耐磨性能的方法，能顯著提高高熵合金耐磨性能。

一種提高高熵合金耐磨性能的方法，步驟如下：

1、將高純金屬試樣放在真空電弧熔煉爐內(nèi)在氬氣保護(hù)下熔煉：首先抽真空至2×10^-3Pa，然后充入氬氣至氣壓為0.06-0.08MPa，打開電流，熔化金屬試樣，熔煉完金屬試樣后，再持續(xù)進(jìn)行電磁攪拌熔煉10秒鐘，冷卻，用攪拌棒將其翻轉(zhuǎn)，按照上述條件進(jìn)行第二次熔煉；

2、按照步驟1)反復(fù)熔煉至少四次，得到成分均勻的母合金錠；

3、將母合金錠通過(guò)銅模吸鑄法得到所需要的試樣；

4、將步驟3)獲得的試樣表面進(jìn)行打磨，除去表面的氧化膜，放到無(wú)水乙醇中超聲波清洗機(jī)震蕩5分鐘，除去表面多余殘?jiān)?；然后重新放到真空電弧爐坩堝內(nèi)熔煉：重復(fù)步驟1)-3)反復(fù)熔煉四次，吸鑄出的試樣即為重熔態(tài)高熵合金。

本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)為：

本發(fā)明利用電弧爐采用吸鑄法對(duì)高熵合金進(jìn)行重熔處理，提高了高熵合金的硬度以及耐磨性。利用高真空電弧爐熔煉母合金、制備鑄態(tài)和重熔態(tài)高熵合金，相對(duì)于在空氣中吹鑄的方法大大降低了氧化程度，熔煉次數(shù)多，合金成分的融合更加均勻。

利用本發(fā)明制備的經(jīng)過(guò)重熔處理后高熵合金的硬度和耐磨性能得到明顯提高，滿足農(nóng)業(yè)機(jī)械關(guān)鍵耐磨件的性能要求，可在高端農(nóng)業(yè)機(jī)械上得到廣泛應(yīng)用，例如，收割機(jī)、剪毛機(jī)、旋耕機(jī)等的刀片、采棉機(jī)的摘錠、犁側(cè)板、飼料壓粒機(jī)壓模、飼料粉碎機(jī)錘片、犁鏵和旋耕機(jī)彎刀等。另外也可應(yīng)用于其它對(duì)耐磨性能要求高的領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

圖1為鑄態(tài)和重熔態(tài)高熵合金的XRD衍射圖譜；

由圖1可以看出：XRD曲線上只有三個(gè)尖銳峰出現(xiàn)，表明鑄態(tài)和重熔態(tài)合金都沒(méi)有復(fù)雜相出現(xiàn)，均為簡(jiǎn)單的FCC+BCC固溶體。

圖2為鑄態(tài)和重熔態(tài)高熵合金的金相圖；

由圖2看出：鑄態(tài)和重熔態(tài)高熵合金均表現(xiàn)為樹枝晶結(jié)構(gòu)分布，重熔處理后合金的枝晶組織更加致密，枝晶分布均勻，呈等軸狀的樹枝晶。

圖3為鑄態(tài)和重熔態(tài)高熵合金的硬度圖；

由圖3可以看出：重熔態(tài)高熵合金的硬度比鑄態(tài)時(shí)高，說(shuō)明重熔處理提高了高熵合金的硬度。

圖4為鑄態(tài)和重熔態(tài)高熵合金在磨損試驗(yàn)機(jī)20N試驗(yàn)力下的摩擦系數(shù)圖；