[發明專利]一種孔狀結構難熔金屬高熵合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202010551372.9
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111644624B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 李延超;高選喬;李來平;林小輝;梁靜
• 申請（專利權）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號: B22F3/11
• 分類號: B22F3/11;B22F9/04;B22F3/02;B22F3/04;C22C1/08;C22C30/00
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 馬小燕

本發明公開了一種孔狀結構難熔金屬高熵合金的制備方法，該方法包括：一、取五種以上難熔金屬粉末混合后球磨處理得到超細合金粉；二、將超細合金粉與NaCl混料得到NaCl復合合金粉；三、將NaCl復合合金粉裝入鋼模中壓制得到NaCl柱狀體復合材料；四、采用NaCl粉末完全覆蓋NaCl柱狀體復合材料表面，經燒結得到坯體；五、將坯體依次進行清洗和干燥；本發明還公開了一種孔狀結構難熔金屬高熵合金。本發明采用NaCl作為造孔劑并在NaCl柱狀體復合材料表面覆蓋NaCl隔絕空氣形成無氧環境，使得燒結實質在真空條件下進行，實現了難熔合金的燒結成型，靈活方便，應用范圍廣；本發明的孔狀結構難熔金屬高熵合金質量較好。

技術領域

本發明屬于合金制備技術領域，具體涉及一種孔狀結構難熔金屬高熵合金及其制備方法。

背景技術

金屬材料發展對人類文明進步起到至關重要的作用，大多數金屬材料皆以一種或兩種元素為主要基體，通過添加其它不同元素改變合金的性能。隨著人類對航空航天、生物醫用及核能領域發展，對材料性能要求越來越高，即使開發新的加工工藝手段，仍然未能改變一種或兩種元素為主要基體材料的現狀。傳統的設計理念已不能滿足人們對未知世界的求知欲望，在這種大環境下，高熵合金(HEA)的全新設計理念應運而生。高熵合金是由五種或五種以上等量或大約等量金屬(各金屬元素的摩爾比為5％～35％)形成的合金，因其具有優異的性能，在材料科學及工程上日益受到重視。

難熔金屬主要指鎢(Tungsten，W)、鉬(Molybdenum，Mo)、鉭(Tantalum，Ta)、鈮(Niobium，Nb)、鋯(Zirconium Zr)、鉿(Hafnium Hf)、鈦(Titanium Ti)等高熔點金屬。難熔金屬因優良的耐高溫性能被廣泛應用于軍工、航空航天、核工業、電子、機械、化工等領域。隨著核工業及航空航天事業的發展，傳統的一種或兩種元素為基體的難熔金屬合金已不能滿足日益發展的工業需求，如何獲得性能更加優良、結構更加多樣的難熔金屬材料已迫在眉睫。目前，多數高熵合金研究主要集中在低熔點FCC(面心立方結構)高熵合金及其衍生體系，針對高熔點的難熔高熵合金RHEAs體系的研究相對較少，尤其是孔狀結構難熔金屬高熵合金的開發利用很少有報道。

現階段，多孔金屬材料的制備方法有粉末冶金法、熔體發泡法、中空球燒結法、脫合金化法等。其中，粉末冶金法是一種通過在金屬粉末中添加造孔劑，經混料機混合、成型和燒結制備多孔金屬材料的工藝過程，為最常用的孔狀結構金屬材料制備方法；熔體發泡法需要合適的發泡劑，使其分解溫度在金屬熔點附近，對于高熔點的難熔金屬十分困難，而且難于控制氣泡大小；中空球燒結法金屬中空球的制備較為困難，尤其是針對高熔點的難熔金屬，生產效率低；脫合金化法主要用于制備納米尺寸的多孔金屬材料。制備時間長，難以制備出大尺寸的多孔金屬材料。由于難熔金屬高熵合金的熔點一般都很高，熔體發泡法、中空球燒結法都難以應用。因此，針對高熔點的難熔金屬高熵合金孔狀結構的制備是一大難點。公告號CN105624455B的專利中公開了一種多孔高熵合金及其制備方法，雖然采用SPS燒結(放電等離子熱壓燒結)方法極大節省了制備時間，提高了效率，但SPS燒結對設備要求較高，且很多設備不能達到要求溫度，并且SPS只能制作相應的尺寸，對磨具的要求較高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種孔狀結構難熔金屬高熵合金的制備方法。該方法采用NaCl作為造孔劑與球磨后的難熔合金粉末混勻壓制，并在壓制得到的NaCl柱狀體復合材料表面覆蓋NaCl隔絕空氣形成無氧環境，使得燒結實質在真空條件下進行且傳熱均勻，從而在常規的燒結設備馬弗爐中的常壓、空氣條件下實現了難熔合金的燒結成型，得到孔狀結構難熔金屬高熵合金。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種孔狀結構難熔金屬高熵合金的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：