[發明專利]一種Fe-Co-Ni-Mn-Cu-B-C高熵合金材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201811582806.0
• 申請日: 2018-12-24
• 公開（公告）號: CN109763057A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 雷衛寧;彭勇;張文杰;李小平;王澤;王洪金
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: C22C30/02
• 分類號: C22C30/02;C22C1/04
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 陳麗萍

本發明公開了一種Fe?Co?Ni?Mn?Cu?B?C高熵合金材料及其制備方法，屬于高熵合金技術領域，為了解決高熵合金強度弱的問題，該高熵合金材料包括Fe、Co、Ni、Mn、Cu五種金屬元素和B、C兩種非金屬元素；其中，金屬元素Fe、Co、Ni、Mn、Cu按原子比1:1:1:1:1配置，非金屬元素B和C占整個合金材料總質量的0.3％～0.5％配置合金粉末。本發明通過將五種金屬元素和兩種非金屬元素機械合金化，使多元素的相互固溶形成成分均勻的合金，先機械合金化和后燒結的方式制得的Fe?Co?Ni?Mn?Cu?B?C高熵合金具有較高的塑性和強度。

技術領域

本發明涉及一種高熵合金材料及其制備方法，特別是涉及一種Fe-Co-Ni-Mn-Cu-B-C高熵合金材料及其制備方法，屬于高熵合金技術領域。

背景技術

“高熵合金”的概念由臺灣學者葉均蔚與1995年提出，主要用于工具、刀具、磨具、馬達的磁芯、油壓氣壓桿、高頻變壓器及高溫的耐熱材料和微機電材料等。高熵合金含有多種主要元素，其中每種主元素都含有較高的摩爾分數，一般在5％到35％之間，研究發現合金中金屬元素種類越多，越易產生金屬間化合物，使合金性能變差，塑性和強度變弱。

發明內容

本發明的主要目的是解決現有技術中高熵合金塑性和強度弱的問題，而提供一種Fe-Co-Ni-Mn-Cu-B-C高熵合金材料及其制備方法。

本發明的目的可以通過采用如下技術方案達到：

一種Fe-Co-Ni-Mn-Cu-B-C高熵合金材料，包括Fe、Co、Ni、Mn、Cu五種金屬元素和B、C兩種非金屬元素；其中，金屬元素Fe、Co、Ni、Mn、Cu按原子比1:1:1:1:1配置，非金屬元素B和C占整個合金材料總質量的0.3％～0.5％配置合金粉末。

按重量份數計，該合金材料包括如下成分：

純Fe粉26份；

純Co粉27份；

純Ni粉28份；

純Mn粉25份；

純銅粉29份；

純B粉和純C粉各0.27份。

純Fe粉、純Co粉、純Ni粉、純Mn粉、純銅粉、純B粉和純C粉的單質粉末顆粒大小均為325目，粉末氧含量均低于0.1％，氮含量均低于0.05％。

一種Fe-Co-Ni-Mn-Cu-B-C高熵合金材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟1：配置合金粉末

將Fe、Co、Ni、Mn、Cu五種金屬元素和B、C兩種非金屬元素混合均勻；

步驟2：對合金粉末進行球磨初步機械合金化

將步驟1中配置好的合金粉末放置于行星式球磨機中進行初步機械合金化；

步驟3：燒結球磨后的合金粉末

將步驟2中球磨后的合金粉末放入高溫氣氛熔煉爐中進行燒結，制成Fe-Co-Ni-Mn-Cu-B-C高熵合金。

步驟1中，五種金屬元素Fe、Co、Ni、Mn、Cu的量按原子序數比1:1配置，兩種非金屬元素B和C的量占總量的0.3％～0.5％，所述七種單質粉末顆粒大小均為325目，所述單質粉末氧含量均低于0.1％，氮含量均低于0.05％。

步驟2中，每個行星式球磨機含有若干個球磨罐，在每個球磨罐中放入直徑大小為5～20mm，重量為1～3kg的不銹鋼球，每個球磨罐放入合金粉末的重量為200～500g，球磨時間為2～5h，球磨機轉速為200～500r/min。