[發明專利]一種CoCrNiCuMn-TiN-TiC-WC復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 202010544026.8
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111663069B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 鄒芹;李艷國;王明智;熊建超
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: C22C29/16
• 分類號: C22C29/16;C22C1/05;C22C1/10;B22F9/04;B22F3/10;B22F3/14;B22F3/24;C22C30/02;C22C29/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李洪福

本發明提供一種CoCrNiCuMn?TiN?TiC?WC復合材料及其制備方法，復合材料的原料配方為CoCrNiCuMn、TiNx、TiC和WC；其中所述TiNx中的x＝0.3～0.9或x＝1.1～1.3，所述CoCrNiCuMn的質量百分比為5～20wt.％，TiNx的質量百分比為20～50wt.％，WC的質量百分比為2～10wt.％，余量為TiC。制備方法包括以下步驟：S1、制備150nm以細的CoCrNiCuMn粉末；S2、制備150nm以細的TiNx粉末；S3、制備150nm以細的TiC粉末；S4、制備150nm以細的WC粉末；S5、混料、預壓、真空熱壓燒結制得CoCrNiCuMn?TiN?TiC?WC復合材料。本發明公開的復合材料具有高硬度和高韌性。

技術領域

本發明涉及材料復合技術領域，具體而言是一種 CoCrNiCuMn-TiN-TiC-WC復合材料及其制備方法。

背景技術

近年來，高熵合金(HEA)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。

朱剛等采用真空燒結制備了Ti(C0.7N0.3)-WC-Mo2C-TaC-AlCoCrFeNi體系金屬陶瓷。研究了該金屬陶瓷在燒結過程中的微觀結構形成和相轉變規律。研究結果表明，AlCoCrFeNi高熵合金粘結相的引入一方面延長了WC擴散固溶形成(W,M)C環形相的過程，抑制了灰色外環相的生長，使得組織中幾乎很難觀察到連續分布的外環相。另一方面在燒結的初期階段，組織中形成了大量的M6C型η相，并且含量隨著溫度的升高而減少，在1350℃之后η相逐漸溶解消失。[朱剛,謝明,陳家林,et al.Ti(C,N)/AlCoCrFeNi基金屬陶瓷燒結過程中的微觀結構和相變[J].材料科學與工程學報,2016(3):353-356.]其原料組成復雜，粘結相和硬質相結合較差，且在組織中生成了大量缺碳化合物，降低了Ti(C,N)基復合材料性能。

朱剛等還研究了Ti(C,N)/AlCoCrFeNi金屬陶瓷燒結過程中粘結相的表面富集行為。其結果表明，在1300℃下燒結60min后，合金燒結體表面發生了明顯的富集，并形成了第三相，即類似M₆C結構的缺碳相(η)。[朱剛,陳家林,賈海龍,et al.Ti(C,N)/AlCoCrFeNi金屬陶瓷燒結過程中的粘結相表面富集行為研究[J].材料導報,2017(16).]其研究表明AlCoCrFeNi結合的Ti(C,N)金屬陶瓷組織并不均勻，并不能替代傳統的金屬陶瓷粘結劑。

以上研究的組織中都檢測到大量缺碳化合物相，可推測所制備的Ti(C,N) 基復合材料性能并不理想，也未見研究人員針對Ti(C,N)基復合材料力學性能的報道。

楊梅等采用微波燒結制備了Ti(C,N)/CoNiFeCuMnx(x＝0.3～1)硬質合金，提高了Ti(C,N)硬質合金性能。[楊梅；韓冰；龍劍平.一種高熵合金粘結相 Ti(C,N)基金屬陶瓷的制備方法.CN109022990A.成都理工大學.2018.12.18。]

劉穎等采用低壓燒結，以高熵合金為粘結劑，以碳化物和碳氮化鈦固溶體為硬質相制備了碳氮化鈦基硬質合金。[劉穎；葉金文；張豪.基于高熵合金粘結相的碳氮化鈦基金屬陶瓷及其制備方法.CN102787266A.四川大學.2012.11.21。]

以上兩項研究中僅將Ti(C,N)和高熵合金混合燒結，未解決高熵合金和 Ti(C,N)結合性較差等問題。

發明內容

根據上述技術問題，本發明提供了一種CoCrNiCuMn-TiN-TiC-WC復合材料及其制備方法。