[发明专利]一种保径环及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种保径环；其特征在于：所述保径环的材质为高熵合金/金刚石复合材料；所述高熵合金/金刚石复合材料中，金刚石占复合材料总质量的12~28%，所述金刚石以颗粒状均匀分布于高熵合金中，金刚石颗粒的粒径为10-150微米；

所述高熵合金由Fe、Co、Cr、Ni四种元素以及Cu、Al、Ti、Zn中的至少两种元素组成；其中Fe、Co、Cr、Ni四种元素中任意两种元素的摩尔比为0.95-1.05：0.95-1.05；Cu、Al、Ti、Zn中任意一种 元素与Fe元素的摩尔比为0.5-1:1；

所述保径环由下述步骤制备：

步骤一

按设定比例选取Fe、Co、Cr、Ni四种元素并混合，按设定比例加入Al、Cu、Ti、Zn中至少两种元素，混合，雾化，得到高熵基体粉末；

步骤二

将步骤一所得高熵基体粉末进行高能球磨处理，得到表面活化的高熵合金粉末；

步骤三

按设定比例；将所述表面活化的高熵合金粉末与金刚石微粒均匀混合，得到高熵合金/金刚石混合粉末；所述金刚石微粒表面镀有表面金属层；所述表面金属层含有零价Ti、零价Ni、零价Cr、零价W中的至少一种；

步骤四

将上述的混合粉末放入模具内，进行放电等离子烧结，得到所述的保径环；放电等离子烧结时，控制烧结温度为850~1000℃，保温时间为5~10min，烧结压力为30~50MPa 。

2.根据权利要求1所述的一种保径环；其特征在于：所述高熵合金/金刚石复合材料的致密度大于等于99%。

3.根据权利要求1所述的一种保径环；其特征在于：所述高熵合金/金刚石复合材料的平均显微硬度大于等于345HV、抗弯强度为700-1400MPa、屈服强度为200-400MPa、磨损量为0.06-0.13mg/min，腐蚀电位为150~230 mV。

4.根据权利要求1所述的一种保径环；其特征在于：

高熵基体粉末中，以摩尔比计； Fe:Co:Cr:Ni:Al:Cu=1：1：1：1：1：1；

或

高熵基体粉末中，以摩尔比计；Fe:Co:Cr:Ni:Al:Cu=1：1：1：1：0.5：1；

或

高熵基体粉末中，以摩尔比计；Fe:Co:Cr:Ni:Al:Cu=1：1：1：1：0.5：0.5；或

高熵基体粉末中，以摩尔比为Fe:Co:Cr:Ni:Al:Cu:Zn=1：1：1：1：0.5：0.5：0.5~1。

5.根据权利要求1所述的一种保径环；其特征在于：

步骤二中，高能球磨处理时，控制高能球磨转速为250~350转/分钟，时间为10~24h；

步骤二中，表面活化的高熵合金粉末的粒度为45~150μm，流动性大于20g/s，氧含量小于500ppm。

6.根据权利要求1所述的一种保径环；其特征在于：金刚石微粒的粒度为50目~325目；金刚石微粒表面所包覆的金属层的厚度为20~50μm。

7.根据权利要求1所述的一种保径环；其特征在于：

步骤三中，高熵基体粉末与金刚石微粒混合5~8小时；得到混合均匀的混合粉末；混合时，采用机械混料的方式进行混料；混料时，控制转速为250-350转/min。

8.根据权利要求1所述的一种保径环；其特征在于：

步骤四中，将混合粉末放入模具内，抽真空至烧结腔的真空度小于20Pa，以80~120℃/min的升温速率升温至850~1000℃，保温时间为5~10min，烧结压力为30~50MPa。

9.一种如权利要求1-8任意一项所述保径环的应用，其特征在于：所述保径环作为保径装置用于截齿或钻头上。