[發(fā)明專利]用于刀具制造的高耐磨多主元合金塊體材料及其制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810416303.X | 申請日： | 2018-05-03 |
| 公開（公告）號： | CN108754274A | 公開（公告）日： | 2018-11-06 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 馬明星;王志新;席艷君;梁存;盧金斌;周家臣;楊孟全;王蒙 | 申請（專利權(quán)）人： | 中原工學(xué)院 |
| 主分類號： | C22C30/00 | 分類號： | C22C30/00;C22C1/04 |
| 代理公司： | 鄭州優(yōu)盾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125 | 代理人： | 鄭園;王紅培 |
| 地址： | 451191 河南省鄭州*** | 國省代碼： | 河南;41 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 多主元合金 制備 保護(hù)氣體 刀具制造 塊體材料 石墨模具 燒結(jié) 高耐磨 裝入 放電等離子燒結(jié)爐 金屬間化合物 金屬材料 不銹鋼球 合金原料 加熱均勻 耐磨性能 球磨混料 生產(chǎn)效率 有效抑制 球磨罐 稱取 混料 球磨 密封 節(jié)約 能源 | ||
本發(fā)明提供了一種用于刀具制造的高耐磨多主元合金塊體材料及其制備方法，屬于金屬材料及其制備領(lǐng)域，多主元合金成分為AlxCeyCoCrFeMnzTi多主元合金，具體步驟為：按化學(xué)式稱取合金原料置于球磨罐中，加入不銹鋼球，然后在保護(hù)氣體環(huán)境下將球磨罐密封起來；球磨混料；將得到的混料保護(hù)氣體保護(hù)下裝入石墨模具，再將石墨模具裝入放電等離子燒結(jié)爐內(nèi)；燒結(jié)得多主元合金。本發(fā)明方法制備的多主元合金材料，能夠有效抑制金屬間化合物的形成；且具有生產(chǎn)效率高，燒結(jié)溫度低，加熱均勻，節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)所制備的多主元合金相對致密度高，組織細(xì)小均勻，耐磨性能和強(qiáng)度良好。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及金屬材料及其制備領(lǐng)域，具體涉及用于刀具制造的高耐磨多主元合金塊體材料及其制備方法。
背景技術(shù)
刀具的性能與品質(zhì)是影響加工質(zhì)量的決定性因素，理想的刀具通常應(yīng)有較大的前角、切削刃鋒利、高耐磨性等特點(diǎn)，但實(shí)際使用過程中容易受磨損、變形、斷裂等因素的影響。因此，傳統(tǒng)的刀具已不能滿足日益發(fā)展的生產(chǎn)加工需求，需要開發(fā)一些更高效、高耐磨的新型刀具材料。
多主元合金突破傳統(tǒng)合金以一種或兩種元素作為主元的合金設(shè)計(jì)理念，采用合金元素?cái)?shù)量不低于5種，每種合金元素摩爾比介于5%-35%之間，同時(shí)該類合金普遍具有較高的強(qiáng)度和硬度，且該類合金有可能在通過合金化和加工后形成新型顯微結(jié)構(gòu)并具有優(yōu)異性能，為合金材料性能設(shè)計(jì)打開了新的窗口。
通過多主元高熵合金設(shè)計(jì)理念，有可能突破傳統(tǒng)材料性能極限。目前，多主元合金的研究仍多集中在AlCoCrCuFeNi的體系，或是在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行元素替換，或者添加一些新的組元形成更多組元的多主元合金，且該類合金一般都包含鈷、鐵、鎳三種元素，而對其它體系的刀具用多主元合金報(bào)道相對較少。因此，開發(fā)用于刀具制造的高耐磨多主元合金塊體材料不僅可以豐富刀具選材的種類，同時(shí)也有助于對多主元高熵合金理論的進(jìn)一步完善。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種用于刀具制造的高耐磨多主元合金塊體材料及其制備方法，該合金塊體材料采用放電等離子燒結(jié)的方法制備，利用體加熱和表面活化實(shí)現(xiàn)材料的超快速致密化燒結(jié)，具有生產(chǎn)效率高，燒結(jié)溫度低，加熱均勻，節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)所制備的多主元合金相對致密度高，組織細(xì)小均勻，耐磨性能和強(qiáng)度良好，可提高刀具的使用壽命。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種用于刀具制造的高耐磨多主元合金塊體材料， 多主元合金塊體按化學(xué)式AlxCeyCoCrFeMnzTi稱取純金屬粉末和氧化鈰，其中0.1≤x≤1.2、0.1≤y≤0.5、0.1≤z≤1.2；且0.01<x/(x+y+z+3)<0.28、0.01<y/(x+y+z+3)<0.10、0.01<z/(x+y+z+3)<0.28。
所述純金屬粉末和氧化鈰的純度均大于99.5%。
所述的用于刀具制造的高耐磨多主元合金塊體材料的制備方法，步驟如下：
（1）稱取純金屬粉末和氧化鈰置于球磨罐中，加入不銹鋼球，然后在保護(hù)氣體環(huán)境下將球磨罐密封起來；
（2）將步驟（1）密封的球磨罐置于球磨機(jī)上進(jìn)行混合得到混料；
（3）將步驟（2）得到的混料在保護(hù)氣體保護(hù)下裝入石墨模具，再將石墨模具裝入放電等離子燒結(jié)爐內(nèi)；
（4）在石墨模具上加載一個(gè)初定預(yù)壓力5-10MPa，之后將爐腔抽真空到100Pa以下，升溫到900-1500℃，保溫0.5-2h，燒結(jié)得多主元合金。
所述保護(hù)氣體為氬氣或氮?dú)狻?/p>
所述步驟（2）中球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為30~100rpm，時(shí)間為0.5-6h。
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