[發明專利]一種刀具用顆粒增強高熵合金復合材料制備方法

在審

• 申請號: 202211402690.4
• 申請日: 2022-11-10
• 公開（公告）號: CN115652125A
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 馮亞軍;閻光成;張紅燕;高永恒;陳洪勝;劉潤愛
• 申請（專利權）人: 太原工具廠有限責任公司;太原理工大學
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C30/00;B22F9/04;B22F10/28;B22F12/00;B22F10/64;B22F10/66;B22F12/90;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y40/20
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 程小娟

1.一種刀具用顆粒增強高熵合金復合材料制備方法，其特征在于，包括下述步驟：

S1，稱量金屬粉末

稱取鋁粉、鈷粉、鉻粉、鐵粉和鎳粉，按照原子比例為Al：Co：Cr：Fe：Ni=1：1：1：1：2.1的比例進行稱取，稱取后放入球磨罐中密封待用；

S2，高能球磨混粉制備高熵合金

將裝有鋁粉、鈷粉、鉻粉、鐵粉和鎳粉的五元粉末的球磨罐安裝在高能球磨機上固定夾緊，進行高能球磨，球磨時間為48h，球磨機轉速為1200r/min，球料比為5：1，球磨后為AlCoCrFeNi_2.1高熵合金；

S3，低能球磨碳化鎢和高熵合金的混合粉末

①稱取碳化鎢粉末和高熵合金粉末，按照質量比為WC:AlCoCrFeNi_2.1=1：9比例進行稱量，稱取后置于球磨罐中；

②將裝有WC和高熵合金粉的混合粉末的球磨罐安裝在行星式球磨機上固定夾緊，進行低能混粉，混粉時間為6h，球磨機轉速為200r/min，球料比為5：1，混粉后為WC與高熵合金的二元混合粉末；

S4，二元混合粉末的烘干

將制備的二元混合粉末置于干燥箱內，進行烘干，烘干溫度為120^oC，烘干時間為2h，烘干后取出備用；

S5，激光增材制造打印復合材料

按量稱取制備的二元混合粉末，置于選區激光打印機內部，選區激光打印機的工藝參數為：

激光功率：250～300W

掃描速度：500～800mm/s

打印層厚：50μm

打印旋轉角度：67^o ；

S6，脈沖電流處理顆粒增強高熵合金復合材料

將激光增材制造打印的顆粒增強高熵合金復合材料置于脈沖電流處理爐內部，施加壓力3～5MPa，關閉脈沖電流處理爐，開啟真空泵，進行爐內抽真空，真空度低于10^-2，開啟脈沖電流發生器，對試樣進行脈沖電流處理，最高加熱溫度為900^oC，保溫時間5min，整個階段處理過程如下：

第一階段：升溫速度50^oC/min，升溫至800^oC；

第二階段：升溫速度20^oC/min，升溫至900^oC；

第三階段：900^oC保溫5min；

第四階段：關閉脈沖電流發生器，隨爐冷卻至200^oC以下；

打開真空閥和爐門，取出脈沖電流處理后的試樣；

S7，對脈沖電流處理爐處理后的復合材料進行打磨、砂光處理。

2.根據權利要求1所述的刀具用顆粒增強高熵合金復合材料制備方法，其特征在于，步驟S5中，選區激光打印機（1）為立式，選區激光打印機（1）內下部安裝有送粉推桿（3）和試樣推桿（12），上部安裝有刮刀支架（6）、激光系統（7）、光學系統（10）和掃描系統，刮刀支架（6）位于送粉推桿（3）上方且安裝有送粉刮刀（5）；

二元混合粉末（4）置于送粉推桿（3）上；

打印基板（8）置于試樣推桿（12）上；

通過掃描系統對二元混合粉末（4）二元混合粉末（4），激光系統（7）產生激光束（9）經過光學系統（10）處理進行試樣打印，在打印基板（8）上形成打印試樣（11）；

選區激光打印機（1）配有控制柜Ⅰ（2）和真空泵Ⅰ（21），控制柜Ⅰ（2）和真空泵Ⅰ（21）分別通過導線Ⅰ（20）和真空管Ⅰ（19）與選區激光打印機（1）連接，控制柜Ⅰ（2）上設置有顯示屏Ⅰ（13）、指示燈Ⅰ（14）、激光控制開關（15）、真空控制開關Ⅰ（16）、打印控制開關（17）、電源控制開關（18）。

3.根據權利要求1或2所述的刀具用顆粒增強高熵合金復合材料制備方法，其特征在于，步驟S6中，脈沖電流處理爐（22）為立式，脈沖電流處理爐（22）的內部設置有上電極（48）和下電極（28），上電極（48）和下電極（28）之間放置有石墨模具（25），石墨模具（25）的內部安裝有模具上壓頭（24）、模具下壓頭（27）、打印試樣（11）和熱電偶（47）；

脈沖電流處理爐（22）配有水冷系統（23）、真空泵Ⅱ（34）、脈沖電流發生器（36）、壓力電機（46）和控制柜Ⅱ（37）；

水冷系統（23）設置在脈沖電流處理爐（22）的外部，水冷系統（23）通過進水管（29）、回水管（33）與水泵（31）連接，水泵（31）與水箱（32）連接；

真空泵Ⅱ（34）通過真空管Ⅱ（35）與脈沖電流處理爐（22）連接；

脈沖電流發生器（36）通過導線Ⅱ（26）與脈沖電流處理爐（22）連接；

壓力電機（46）設置在脈沖電流處理爐（22）的上部，壓力電機（46）通過導線Ⅲ（45）與控制柜Ⅱ（37）連接；

控制柜Ⅱ（37）上設置有電源開關（38）、真空控制開關Ⅱ（39）、水冷控制開關（40）、脈沖電流控制開關（41）、壓力控制開關（42）、指示燈Ⅱ（43）、顯示屏Ⅱ（44）。