[發明專利]一種CoCrTiAlSi高熵合金粉末以及燒結材料

有效

• 申請號: 201910570703.0
• 申請日: 2019-06-27
• 公開（公告）號: CN111763867B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 邱瑜銘;鄒芹
• 申請（專利權）人: 江蘇鋒泰工具有限公司;燕山大學
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C1/04;B22F9/08;B22F1/00;B22F3/14
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• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種CoCrTiAlSi高熵合金粉末以及燒結材料，屬于CoCrTiAlSi高熵合金粉末以及燒結材料。本發明的CoCrTiAlSi高熵合金粉末通過以下步驟制備得到：(1)采用金屬元素粉熔煉制備CoCrTiAlSi母合金；(2)在霧化設備中將所述母合金熔化并形成金屬液流；(3)金屬液流被氣霧化噴嘴產生的霧化介質氣流破碎成細小的金屬液滴，冷卻后得到球形的高熵合金粉末。采用氣霧化方法制備的高熵合金粉末粒徑分布合理，球形度好，而且成分分布均勻，并且通過控制粉末氮含量，制備的燒結材料具有優異的耐磨性。

技術領域

本發明涉及CoCrTiAlSi高熵合金粉末以及燒結材料，更具體地說，本發明涉及一種CoCrTiAlSi高熵合金粉末以及燒結材料。

背景技術

隨著超硬工具行業的發展，對工具性能的要求也不斷提高，在20世紀90年代，比利時優美科公司Umicore公司首先提出了在超硬工具(金剛石工具)中使用超細預合金粉末的概念，預合金粉末是一種由兩種或兩種以上元素組成的，在粉末的制造過程中發生合金化，并且所有的顆粒保持與標稱含量一致的組分的金屬粉末。預合金粉末具有元素分布均勻、硬度高、燒結溫度低的優點，但在實際應用于超硬工具的預合金粉末的種類受限，常用的預合金粉末為以Al、Ti或Fe為主要成分的Al系、Ti系或Fe系預合金粉末，例如常用的有Fe-Co-Al或Al-Fe-Sn-Ti預合金粉末等。在上述以Al、Fe或Ti為主的預合金粉末中，通過添加合金化元素成分來調整和改變其性能，合金中出現復雜的金屬間化合物的概率也越高，從而可能使得脆性增加，并導致硬度和塑性降低。對于超硬工具而言，其中的硬質顆粒成分，通常是孕鑲在胎體材料中，工作時需要將胎體材料磨損消耗才能夠使得硬質顆粒相凸出，作為微切削刃來工作，因而如何根據切削對象、切割性能要求來選擇合適的胎體材料，既能夠以適宜的速度磨損，又能夠使得工具保持足夠的自銳性，滿足超硬工具胎體材料的多樣化和個性化的性能要求。

高熵合金(HEA)自1995年被Yeh J W等提出以來[Yeh J W等，Nanostructuredhigh-entropy alloys with multiple principal elements：novel alloy designconcepts and outcomes[J].Advanced Engineering Materials，6(5)：299-303，2004.]由于性能優異而被人們廣泛研究。多種主元組成的HEA因具有高熵效應、晶格畸變效應、遲緩擴散效應和雞尾酒效應等一系列特性，使其具有優異的物理、化學及力學性能，如高強度、高硬度、高耐磨性、高耐腐蝕性、高的低溫韌性等，因此可以解決硬質合金硬度高而韌性不足，或者即使滿足了高硬度與高韌性的問題，又不能實現高溫下的抗氧化或耐腐蝕等問題[Yeh J W High-entropy alloys：a critical review[J].Materials Research Letters，2：3，107-123，2014.]。本課題希望能提供一種能夠應用于超硬工具且耐磨性能優異，尤其上高溫耐磨性能優異的高熵合金粉末以及燒結材料材料。

發明內容

為了實現上述目標，本發明提供一種CoCrTiAlSi高熵合金粉末以及燒結材料。

一種CoCrTiAlSi高熵合金粉末的制備方法，包括以下步驟：

(1)采用金屬元素粉熔煉制備CoCrTiAlSi母合金；

(2)在霧化設備中將所述母合金熔化并形成金屬液流；

(3)所述金屬液流被氣霧化噴嘴產生的霧化介質氣流破碎成細小的金屬液滴，冷卻后得到球形的高熵合金粉末。

其中，所述霧化介質氣流的壓力為1.5～5.0MPa，并且所述霧化介質氣流為氬氣與氮氣的混合氣體，并且氮氣占混合氣體的體積比為0.5～20.0v％。

其中，所述CoCrTiAlSi母合金中，Co∶Cr∶Ti∶Al∶Si的摩爾比為0.8～1.2∶0.8～1.2∶1.8～2.0∶0.8～1.2∶0.8～1.2。