一種簡單晶體結構高熵合金復合材料的制備方法技術

技術編號：41981518 閱讀：13 留言：0更新日期：2024-07-12 12:12

本發(fā)明專利技術公開了一種簡單晶體結構高熵合金復合材料的制備方法，屬于復合材料技術領域。所述高熵合金為采取粉末冶金法制備，其中Al，F(xiàn)e，Co，Ni，Cu元素的質量占比分別為7.3％～9.3％、15.2％～19.3％、16％～20.3％、15.9％～20.3％、17.3％～21.9％，其余為Cr。主相是具有簡單晶體結構的固溶體相。本發(fā)明專利技術以鍍鎳碳納米管為增強相強化制備得到的高熵合金，通過對鍍鎳碳納米管添加量、鍍鎳碳納米管尺寸的調控，配合分步真空高能球磨、壓制成形、真空燒結工藝的優(yōu)化控制，使得高熵合金均勻合金化，輔以碳納米管的添加改性，從而使材料具有優(yōu)異的性能,能夠代替現(xiàn)有的06Cr19Ni10奧氏體不銹鋼材料。

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【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及一種簡單晶體結構高熵合金復合材料的制備方法，屬于復合材料。

技術介紹

1、隨著現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展，對傳統(tǒng)鋼材的性能以及品質要求愈發(fā)提高，目前，不銹鋼日常使用范圍大部分為國標06cr19ni10奧氏體不銹鋼，也稱304不銹鋼的不銹鋼。不銹鋼在各領域滿足人們需求的同時也暴露出了兩個問題，一方面，現(xiàn)有的不銹鋼材料硬度較低，極易在表面產生劃痕，從而導致表面處理失效，暴露出材料內部組織，繼而發(fā)生腐蝕破壞材料結構。另一方面，現(xiàn)有的不銹鋼材料對堿性環(huán)境及大部分酸性環(huán)境下均具有良好的耐腐蝕能力，但是在氯離子存在下的中性環(huán)境中，腐蝕很快，甚至超過普通的低碳鋼。這是由于不銹鋼的耐腐蝕性能主要源于不銹鋼表面在空氣中氧氣作用下或酸堿性條件下可形成一層致密的富鉻氧化薄膜，防止材料內部被腐蝕。

2、因為現(xiàn)有06cr19ni10奧氏體不銹鋼硬度低，所以現(xiàn)在急需提供一種新的材料以代替現(xiàn)有的06cr19ni10奧氏體不銹鋼。高熵合金作為不同于一般經驗所認知的合金材料，其不同尋常之處在于是由多種元素等摩爾比或近等摩爾比組成的特殊合金。其熱力學上具有高熵效應、動力學上的遲緩擴散效應、結構上具備晶格畸變效應和性能方面體現(xiàn)出的“雞尾酒”效應的作用，據研究表明高熵合金具備遠超06cr19ni10奧氏體不銹鋼耐腐蝕性能以及較好的力學性能，可通過添加鍍鎳碳納米管作為增強相，進一步增強材料的硬度以及壓縮性能來完美替代原有的不銹鋼材料。

技術實現(xiàn)思路

1、針對06cr19ni10奧氏體不銹鋼材料現(xiàn)存在硬度低，本

2、所述高熵合金，具體制備方法如下所述：

3、(1)按質量百分比將7.3％～9.3％的al，15.2％～19.3％的fe，16％～20.3％的co，15.9％～20.3％的ni，17.3％～21.9％的cu，余量為cr的金屬粉末進行混合真空球磨，其中各金屬粉末總的質量分數(shù)為100％，得到高熵合金粉末。

4、(2)將鍍鎳碳納米管加入步驟(1)得到的高熵合金粉末中，鍍鎳碳納米管的加入量為高熵合金粉末的0.2％～1.2％，繼續(xù)球磨得到鍍鎳碳納米管高熵合金混合粉末。

5、(3)將步驟(2)得到的鍍鎳碳納米管高熵合金混合粉末在14mpa的壓力下保壓10min直接壓制成形。

6、(4)將壓制成形的粉末壓坯先以10℃/min的升溫速率預燒至200℃保溫0.5h后，再以5℃/min的升溫速率升溫至1200℃保溫2h，然后隨爐冷卻，燒結全程真空度小于1*10-2pa，得到熵合金復合材料。

7、優(yōu)選的，所述球磨過程中的球料比為10：1，球磨轉速為300rpm；所述步驟(1)中，球磨時間為15小時；所述步驟(2)中，球磨時間為10小時。

8、優(yōu)選的，鍍鎳多壁碳納米管的內徑為5～10nm，外徑為10～20nm，長度為10～30μm。

9、本專利技術的有益效果

10、(1)可通過控制高熵合金中鉻元素的含量變化以及通過鍍鎳碳納米管的加入提高其硬度以及耐蝕性進而替代06cr19ni10奧氏體不銹鋼材料，成為一種更優(yōu)異的新型工程材料。

11、(2)本專利技術以鍍鎳碳納米管為增強相強化，通過調配鉻元素含量，在滿足其耐腐蝕性能的需求下選取出不同需求的高熵合金，對鍍鎳碳納米管添加量的調控，配合真空條件下高能球磨達到機械合金化、干壓成形、真空燒結工藝的控制，最大程度上避免了雜質元素引入對基體的不良影響，使得高熵合金充分合金化，同時輔以碳納米管的添加，從而使材料具有優(yōu)異的力學性能。

12、(3)鍍鎳碳納米管為增強相，加入碳納米管可有效彌補粉末冶金法制備材料時易產生孔隙的影響，鍍鎳碳納米管分散在高熵合金基體中，因碳納米管表面鍍鎳與合金基體本身含鎳有較好的相容性，同時類比于鋼筋混凝土中鋼筋對于水泥的作用，起到了連接基體、優(yōu)化材料性能的作用。

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【技術保護點】

1.一種高熵合金復合材料的制備方法，其特征在于：具體制備步驟如下所述：

2.如權利要求1所述高熵合金復合材料的制備方法，其特征在于：所述球磨過程中的球料比為10：1，球磨轉速為300rpm；所述步驟(1)中，球磨時間為15小時；所述步驟(2)中，球磨時間為10小時。

3.如權利要求1所述高熵合金復合材料的制備方法，其特征在于：鍍鎳多壁碳納米管的內徑為5～10nm，外徑為10～20nm，長度為10～30μm。

【技術特征摘要】

1.一種高熵合金復合材料的制備方法，其特征在于：具體制備步驟如下所述：

2.如權利要求1所述高熵合金復合材料的制備方法，其特征在于：所述球磨過程中的球料比為10：1，球磨轉速為300rpm；所述步驟(1)中...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：杜景紅，陳家興，秦朝乾，楊家瑞，何勝陽，呂佳豪，陳東東，甘國友，
申請(專利權)人：昆明理工大學，
類型：發(fā)明
國別省市：

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