【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及金屬陶瓷材料及金屬陶瓷刀具，具體涉及一種高熵合金為粘結劑的金屬陶瓷刀具及其制備方法。
技術介紹
1、金屬陶瓷是通過粉末冶金方法制備的一種合金材料，廣泛應用于軍工、航天航空、機械加工、冶金、石油鉆井、礦山工具、電子通訊、建筑等領域。
2、鈷(co)是應用最廣泛的金屬黏結相材料。co作為黏結相材料可提高合金韌性，但會降低合金的硬度、抗氧化性和耐腐蝕性。同時，co作為我國的重要戰略資源，隨著其在電池材料上的應用日益廣泛，導致其價格越來越高。工業上常用的金屬陶瓷常用的粘結相為高熵合金cocrfenimn，其制備所得刀具的常溫切削性能和使用壽命均優于傳統金屬陶瓷刀具，但在長時間高溫切削時，刀具的切削能力明顯下降，加工精度也顯著降低。
3、現有技術cn112743080a公布了一種高耐熱性原位一體化制備ti_c_n_基金屬陶瓷刀具材料的方法，其將按原子百分比al：co：cr：fe：ni：ti＝0.3：1：1：1：1：1制備所得納米晶al0.3cocrfeniti高熵合金粉末作為金屬陶瓷刀具的粘結劑，以如下質量份原料生產刀具：ti50～58wt％，b4c14～20wt％，bn5～10wt％，wc2～8％，mo2c?2～8wt％，tac2～8wt％，alxcocrfeniti高熵合金8～15wt％，生產所得刀具的性能如下：室溫硬度為22.1gpa；抗彎強度為1036mpa；斷裂韌性為8.4mpa·m1/2，1000℃時，硬度為11.9gpa，抗彎強度為743mpa，斷裂韌性為6.1mpa·m1/2。然而現有
4、基于此，提出了一種高熵合金為粘接劑的金屬陶瓷刀具及制備方法，不僅有效彌補現有技術的不足，且還能生產低成本、高性能刀具，對提升刀具連續切削性能具有重要意義。
技術實現思路
1、本專利技術意在提供一種高熵合金為粘結劑的金屬陶瓷刀具及其制備方法，以解決現有技術以高熵合金為粘接劑時刀具高溫切削性能顯著下降的技術問題。
2、為達到上述目的，本專利技術采用如下技術方案：一種高熵合金為粘結劑的金屬陶瓷刀具，包括如下質量份數的原料：高熵合金粉末alcocrfenimn?5～15份，wc?85～95份；所述高熵合金粉末alcocrfenimn為如下質量份數的原料經球磨、合金化制成。
3、本方案的原理及優點是：
4、1、相比于現有技術制備所得刀具高溫切削性能顯著降低而言，本方案通過優化高熵合金粉末配方，使其作為粘接劑生產所得金屬陶瓷刀具的高溫切削性能顯著提升，從而有效保證加工精度。具體的，本方案生產所得金屬陶瓷刀具切削性能如下：硬度91.6～93.5hra，抗彎強度19.9～20.3gpa，斷裂韌性10.1～10.3mpa·m1/2，其在高溫切削工作后性能下降不明顯，從而顯著提升刀具的高溫切削性能，保證連續加工過程中的切削精度，進而提升工件品質。
5、2、本方案中以高熵合金粉末alcocrfenimn替換co為粘接劑，借助高熵合金的高晶格畸變和遲滯擴散效應改善刀具的耐熱性、以及熱壓形成的高致密性和晶粒均勻性，綜合提高金屬陶瓷刀具的強韌性和耐熱性。且本方案以其與單一刀具材料wc組合即可制備獲得高性能刀具，一方面有效降低co消耗，降低刀具生產的粘結劑成本，另一方面顯著提升刀具高溫性能，有效降本增效。此外，本方案高熵合金粉末alcocrfenimn作為粘結劑時用量低至5％，進一步降低高熵合金粉末中co用量，從而進一步降低成本。
6、3、本方案在保持刀具的高強度和較好的斷裂韌性的同時，能夠細化金屬陶瓷刀具內部晶粒，提高刀具的硬度，從而提高金屬陶瓷刀具的耐磨性能和使用壽命；且還能有效能夠提升金屬陶瓷刀具的高溫抗氧化性，在高溫切削時仍能保持較高的硬度，從而改善刀具的高溫切削性能。
7、優選的，作為一種改進，所述高熵合金粉末的原料質量比如下：al、co、cr、fe、mn、ni質量比分別為5～10:10～20:10～20:20～30:20～25:5～10。
8、技術效果：本方案采用上述設置，便于提升高熵合金粉末對刀具原料wc的粘結效果，進而提升刀具強度和韌性。申請人通過長期實驗發現，若是al含量過低，則會因熱穩定性較差；若是al含量過高，則會因會增加合金的脆性，降低刀具的韌性和抗沖擊性能；若是co含量過低，則會因韌性較低而導致刀具脆性較大而出現崩刃；若是co含量過高，則會因成本過高而降低生產效益；若是cr含量過低，則會因體心立方相穩定性差而導致降低強度、硬度；若是cr含量過高，則會因網狀的不利相態而導致刀具脆性增大；若是fe含量過低，則會因面心立方相穩定性較差而導致塑性較低；若是fe含量過高，則會因體心立方相增多而導致強度降低；若是mn含量過低，則會因析出相變化而導致強度較低；若是mn含量過高，則會因影響相生成而導致抗氫脆性能降低；若是ni含量過低，則會因耐蝕性不足而導致耐蝕性能較差；若是ni含量過高，則會因易生成金屬間化合物而導致綜合性能較差。
9、優選的，作為一種改進，所述高熵合金粉末的原料al、co、cr、fe、mn、ni的平均粒度均小于45μm、純度99.95％。
10、技術效果：本方案采用上述設置，便于提高粉末的均勻性和分散性，確保粉末的均勻性和分散性，提高燒結性能，減少雜質影響，提高合金的力學性能、耐腐蝕性和抗氧化性，保證工藝穩定性。通過這些限定，可以生產出高質量的高熵合金粉末，滿足不同領域的應用需求。
11、優選的，作為一種改進，本方案還提供一種高熵合金為粘結劑的金屬陶瓷刀具的制備方法，包括以下步驟：
12、(一)制備高熵合金粉末；
13、(二)制備金屬陶瓷刀具：
14、步驟一：取高熵合金粉末和wc粉末按質量比5～15:85～95配制成wc-alcocrfenimn的混合粉末；
15、步驟二：將混合料模壓制成尺寸為金屬陶瓷刀具坯體；
16、步驟三：將金屬陶瓷坯體高溫熱壓燒結為金屬陶瓷刀具。
17、技術效果：本方案采用上述設置，便于。
18、優選的，作為一種改進，在步驟一中，將高熵合金粉末和wc粉末制成wc-alcocrfenimn混合粉末的方法如下：將兩種粉末混合后轉移至不銹鋼球磨罐中與乙醇混合球磨為料漿，無水乙醇的添加量為200～300ml/kg，球磨速度50～60r/min，球磨時間6～12h，球磨介質為wc-6wt％co合金球，球料比為10～8:1；球磨混合后，將料漿真空干燥，用80～120目篩網進行篩分得到混合料。
19、技術效果：本方案采用上述設置，便于提升球磨后混合粉末的細度和均勻性，進而制備所得刀具的性能。具體的，以wc-6wt％co合金球為球磨本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種高熵合金為粘結劑的金屬陶瓷刀具，其特征在于：包括如下質量份數的原料：高熵合金粉末AlCoCrFeNiMn?5～15份，WC?85～95份；所述高熵合金粉末AlCoCrFeNiMn為如下質量份數的原料經球磨、合金化制成。
2.根據權利要求1所述的一種高熵合金為粘結劑的金屬陶瓷刀具，其特征在于：所述高熵合金粉末的原料質量比如下：Al、Co、Cr、Fe、Mn、Ni質量比分別為5～10:10～20:10～20:20～30:20～25:5～10。
3.根據權利要求2所述的一種高熵合金為粘結劑的金屬陶瓷刀具，其特征在于：所述高熵合金粉末的原料Al、Co、Cr、Fe、Mn、Ni的平均粒度均小于45μm、純度99.95％。
4.根據權利要求1～3任一項所述的一種高熵合金為粘結劑的金屬陶瓷刀具的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的一種高熵合金為粘結劑的金屬陶瓷刀具及其制備方法，其特征在于：在步驟一中，將高熵合金粉末和WC粉末制成WC-AlCoCrFeNiMn混合粉末的方法如下：將兩種粉末混合后轉移至不銹鋼球磨罐中與乙
6.根據權利要求4所述的一種高熵合金為粘結劑的金屬陶瓷刀具及其制備方法，其特征在于：在步驟二中，所述模壓的壓力為100～300MPa。
7.根據權利要求4所述的一種高熵合金為粘結劑的金屬陶瓷刀具及其制備方法，其特征在于：在步驟三中，所述熱壓燒結為在1300～1400℃下真空燒結壓坯0.5～1h，后在5～6MPa?Ar條件下，在1400～1500℃下再燒結1～2h。
8.根據權利要求4所述的一種高熵合金為粘結劑的金屬陶瓷刀具及其制備方法，其特征在于：在(一)制備高熵合金粉末中，包括如下步驟：
9.根據權利要求8所述的一種高熵合金為粘結劑的金屬陶瓷刀具及其制備方法，其特征在于：在S1中，球磨工藝如下：球料比為15～10:1，無水乙醇的添加量為200～300ml/kg，在行星球磨機中濕磨40～50h，球磨機轉速200～400r/min。
10.根據權利要求8所述的一種高熵合金為粘結劑的金屬陶瓷刀具及其制備方法，其特征在于：在S2中，所述真空干燥為在60～90℃真空干燥10～25h。
...【技術特征摘要】
1.一種高熵合金為粘結劑的金屬陶瓷刀具，其特征在于：包括如下質量份數的原料：高熵合金粉末alcocrfenimn?5～15份，wc?85～95份；所述高熵合金粉末alcocrfenimn為如下質量份數的原料經球磨、合金化制成。
2.根據權利要求1所述的一種高熵合金為粘結劑的金屬陶瓷刀具，其特征在于：所述高熵合金粉末的原料質量比如下：al、co、cr、fe、mn、ni質量比分別為5～10:10～20:10～20:20～30:20～25:5～10。
3.根據權利要求2所述的一種高熵合金為粘結劑的金屬陶瓷刀具，其特征在于：所述高熵合金粉末的原料al、co、cr、fe、mn、ni的平均粒度均小于45μm、純度99.95％。
4.根據權利要求1～3任一項所述的一種高熵合金為粘結劑的金屬陶瓷刀具的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的一種高熵合金為粘結劑的金屬陶瓷刀具及其制備方法，其特征在于：在步驟一中，將高熵合金粉末和wc粉末制成wc-alcocrfenimn混合粉末的方法如下：將兩種粉末混合后轉移至不銹鋼球磨罐中與乙醇混合球磨為料漿，無水乙醇的添加量為200～300ml/kg，球磨速度50～60r/min，球磨時...
【專利技術屬性】
技術研發人員：唐小剛，馮歡，陳祖勇，蔣國慶，唐麗梅，姜愛民，李權，史文，
申請(專利權)人：重慶渝江壓鑄股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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