【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于高性能金屬材料，具體涉及一種ag均勻微小析出高熵合金材料及其制備方法和應用。
技術介紹
1、在極端服役環境下，合金材料的防護性能直接決定了合金和部件的服役穩定性、可靠性和服役壽命。在高溫環境下，合金發生劇烈的氧化磨損，導致劇烈的摩擦，必須進行潤滑改性。在海洋、醫療環境下，合金面對微生物的侵蝕，導致合金過早失效，并會增大部件的運行阻力，必須進行抗菌改性。極端環境下高性能防護金屬材料的研發，已經成為了國際制造業競爭的關鍵任務。
2、ag元素是合金材料高溫潤滑和海洋醫療抗菌的首選改性元素。ag元素自身具有較低的剪切強度，在室溫～400℃內能夠摩擦表面形成減摩層，發揮優異的潤滑作用；同時ag元素具有優于cu元素的抗菌作用，對細菌、藻類均具有優異的接觸殺菌和離子釋放殺菌作用。在合金中添加ag元素是提高合金在高溫下潤滑性能和海洋醫療環境下抗菌性能的有效手段，是國內外金屬學領域共同認可的方法。
3、但是，ag由于自身的低熔點和化學惰性，在大部分的合金中添加ag，都會發生ag的明顯大尺寸偏析問題。如采用熔煉方法，ag元素與合金基體上下分層；采用熱壓、sps等燒結方法，ag元素呈現長度為數十微米以上的偏析。ag的大尺寸偏析會加劇合金在高溫下的軟化，導致現在報道的大部分合金材料在400℃的摩擦磨損嚴重，這是高溫抗磨潤滑合金材料研發的共性難題；導致大部分合金材料在微生物環境下，發生嚴重的溶液局部腐蝕，并劣化力學性能。調控ag元素在合金中的分布形態，對于提高合金的防護性能十分必要。
技術
1、本專利技術的目的在于提供一種ag均勻微小析出高熵合金材料及其制備方法和應用，本專利技術提供的ag均勻微小析出高熵合金材料在400℃這一盲點溫度實現了良好的抗磨潤滑；并實現了合金優異的抗菌作用。同時制備方法簡單、便捷，適用于大規模生產，制備的合金在高溫、海洋醫療領域具有重要應用前景。
2、為了實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、本專利技術提供了一種ag均勻微小析出高熵合金材料，按原子比計，所述ag均勻微小析出高熵合金材料的成分為cocrfenizrxagy，其中x＝0.3～0.6，y＝0.1～0.3；
4、所述ag均勻微小析出高熵合金材料包括固溶體基體和均勻彌散分布在所述固溶體基體中的微小顆粒狀析出相，所述微小顆粒狀析出相為富ag相，所述微小顆粒狀析出相的尺寸≤1μm。
5、優選的，所述微小顆粒狀析出相的尺寸＜0.7μm。
6、本專利技術提供了上述技術方案所述的ag均勻微小析出高熵合金材料的制備方法，包括以下步驟：
7、將co粉體、cr粉體、fe粉體、ni粉體、zr粉體和ag粉體按原子比進行混合，得到混合金屬粉體；
8、將所述混合金屬粉體進行燒結，得到所述ag均勻微小析出高熵合金材料。
9、優選的，所述co粉體、cr粉體、fe粉體、ni粉體、zr粉體和ag粉體的純度獨立地>99.5％。
10、優選的，所述co粉體、cr粉體、fe粉體、ni粉體、zr粉體和ag粉體的粒度獨立地為1～60μm。
11、優選的，所述混合在保護氣體氣氛中進行，所述混合為球磨；所述球磨的球料比為1～3：1，轉速為150～400r/min，時間為5～24h。
12、優選的，所述球磨為濕法球磨；所述濕法球磨的研磨介質為乙醇，所述co粉體、cr粉體、fe粉體、ni粉體、zr粉體和ag粉體的總質量和所述研磨介質的體積之比為100g：(1～5)ml；
13、所述濕法球磨得到球磨濕粉，所述濕法球磨后還包括：將所述球磨濕粉進行干燥，得到所述混合金屬粉體。
14、優選的，所述燒結為放電等離子燒結，所述燒結在真空環境中進行，真空度為5×10-3～1×10-1pa。
15、優選的，所述燒結的壓力為20～50mpa，保溫溫度為1100～1300℃，保溫時間為5～15min，由室溫升溫至所述燒結的保溫溫度的升溫速率為60～200℃/min。
16、本專利技術提供了上述技術方案所述的ag均勻微小析出高熵合金材料或上述技術方案所述的制備方法制備得到的ag均勻微小析出高熵合金材料作為耐磨潤滑材料或抗菌材料的應用。
17、本專利技術提供了一種ag均勻微小析出高熵合金材料，按原子比計，所述ag均勻微小析出高熵合金材料的成分為cocrfenizrxagy，其中x＝0.3～0.6，y＝0.1～0.3；所述ag均勻微小析出高熵合金材料包括固溶體基體和均勻彌散分布在所述固溶體基體中的微小顆粒狀析出相，所述微小顆粒狀析出相為富ag相，所述微小顆粒狀析出相的尺寸≤1μm。本專利技術采用高熵合金的設計方法，通過合理設置合金中各元素的種類以及原子配比關系，實現基體為力學性能優異的固溶體結構，同時實現了富ag相的微小顆粒狀均勻彌散析出，避免了ag的大尺寸局部偏析。本專利技術提供的ag均勻微小析出的合金塊體材料在400℃實現了良好的抗磨潤滑；并實現了合金優異的抗菌作用，在高溫、海洋醫療領域具有重要應用前景。由實施例的結果可知，本專利技術提供的ag均勻微小析出高熵合金材料在400℃這一高溫潤滑的盲點溫度，摩擦系數低于0.35，磨損率低于9×10-5nm/mm3；相比不銹鋼，本專利技術提供的ag均勻微小析出高熵合金材料對大腸桿菌的抗菌率高于95％。
18、本專利技術提供了上述技術方案所述的ag均勻微小析出高熵合金材料的制備方法，包括以下步驟：將co粉體、cr粉體、fe粉體、ni粉體、zr粉體和ag粉體按原子比進行混合，得到混合金屬粉體；將所述混合金屬粉體進行燒結，得到所述ag均勻微小析出高熵合金材料。本專利技術采用簡單、低成本的燒結方法，獲得了ag均勻微小析出的合金塊體材料；突破性地解決了高溫潤滑合金的共性技術難題，在400℃這一盲點溫度實現了良好的抗磨潤滑；并實現了合金優異的抗菌作用。本專利技術制備工藝簡單、便捷，適用于大規模生產，制備的合金在高溫、海洋醫療領域具有重要應用前景。
19、圖說明
20、圖1是實施例1中ag均勻微小析出cocrfenizr0.4ag0.2高熵合金的組織結構；
21、圖2是實施例1中ag均勻微小析出cocrfenizr0.4ag0.2高熵合金中ag元素成分面掃描圖；
22、圖3是實施例1中ag均勻微小析出cocrfenizr0.4ag0.2高熵合金在400℃的摩擦系數曲線；
23、圖4是實施例3中ag均勻微小析出cocrfenizr0.6ag0.3高熵合金中ag元素成分面掃描圖片；
24、圖5是對比例1中cocrfeni-10wt％ag高熵合金的組織結構和ag元素成分面掃描圖。
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1.一種Ag均勻微小析出高熵合金材料，其特征在于，按原子比計，所述Ag均勻微小析出高熵合金材料的成分為CoCrFeNiZrxAgy，其中x＝0.3～0.6，y＝0.1～0.3；
2.根據權利要求1所述的Ag均勻微小析出高熵合金材料，其特征在于，所述微小顆粒狀析出相的尺寸＜0.7μm。
3.權利要求1或2所述的Ag均勻微小析出高熵合金材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述Co粉體、Cr粉體、Fe粉體、Ni粉體、Zr粉體和Ag粉體的純度獨立地>99.5％。
5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述Co粉體、Cr粉體、Fe粉體、Ni粉體、Zr粉體和Ag粉體的粒度獨立地為1～60μm。
6.根據權利要求3～5任一項所述的制備方法，其特征在于，所述混合在保護氣體氣氛中進行，所述混合為球磨；所述球磨的球料比為1～3：1，轉速為150～400r/min，時間為5～24h。
7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述球磨為濕法球磨；所述濕法球磨的
8.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述燒結為放電等離子燒結，所述燒結在真空環境中進行，真空度為5×10-3～1×10-1Pa。
9.根據權利要求1或8所述的制備方法，其特征在于，所述燒結的壓力為20～50MPa，保溫溫度為1100～1300℃，保溫時間為5～15min，由室溫升溫至所述燒結的保溫溫度的升溫速率為60～200℃/min。
10.權利要求1或2所述的Ag均勻微小析出高熵合金材料或權利要求3～9任一項所述的制備方法制備得到的Ag均勻微小析出高熵合金材料作為耐磨潤滑材料或抗菌材料的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種ag均勻微小析出高熵合金材料，其特征在于，按原子比計，所述ag均勻微小析出高熵合金材料的成分為cocrfenizrxagy，其中x＝0.3～0.6，y＝0.1～0.3；
2.根據權利要求1所述的ag均勻微小析出高熵合金材料，其特征在于，所述微小顆粒狀析出相的尺寸＜0.7μm。
3.權利要求1或2所述的ag均勻微小析出高熵合金材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述co粉體、cr粉體、fe粉體、ni粉體、zr粉體和ag粉體的純度獨立地>99.5％。
5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述co粉體、cr粉體、fe粉體、ni粉體、zr粉體和ag粉體的粒度獨立地為1～60μm。
6.根據權利要求3～5任一項所述的制備方法，其特征在于，所述混合在保護氣體氣氛中進行，所述混合為球磨；所述球磨的球料比為1～...
【專利技術屬性】
技術研發人員：喬竹輝，于源，崔學健，李簡一，李彤陽，王魯杰，湯華國，
申請(專利權)人：中國科學院蘭州化學物理研究所，
類型：發明
國別省市：
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