[发明专利]一种粉末冶金高性能刀具用多主元合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种粉末冶金高性能刀具用多主元合金及其制备方法，属于金属材料及其制备领域。多主元合金的化学式为Al_xCoCuMnNiM_yZn_z，其中0.1≤x≤1.3；0.1≤y≤0.4；0.1≤z≤1.3；0.01<x/(x+y+z+4)<0.25；0.01<y/(x+y+z+4)<0.10；0.01<z/(x+y+z+4)<0.25；M为稀土元素Ce或Y。本发明方法制备的多主元合金材料成分与原料配比成分一致，所形成的合金结构简单，有效抑制金属间化合物的形成；该方法无需加热、节能环保、生产效率高、产品组织细小均匀，能制备熔沸点差异较大的多主元合金粉末，适合制备近净成形所需的多主元合金粉末。

技术领域

本发明涉及金属材料及其制备领域，具体涉及一种粉末冶金高性能刀具用多主元合金及其制备方法。

背景技术

高速切削主要是相对于常规切削而言，但目前对高速切削速度的定义，各国尚未作出明确的规定，但一般把切削速度高于常规5-10倍以上的切削加工称作高速切削。高速切削是一种高效加工新技术，具有高切削速度、高进给和高精度等优势，可广泛应用在有色金属、铸铁、钢、纤维强化复合材料以及难加工材料等。

粉末冶金可以制备金属材料，又可作为制造零部件的加工方法。工业上用粉末冶金工艺制造工件时，一般通过压制和烧结直接制造出最终形状的零件，不需要切削加工，是一般熔铸法无法比拟的制造方法。粉末冶金已作为一种制造特殊性能或高性能材料的冶金方法，在汽车零部件的制造中所占比例越来越多，具有广阔的应用和发展前景。

因此，选择一种刀具用适合粉末冶金用的合金粉末具有重要意义。多主元合金跳出传统合金设计理念，以近等摩尔比和至少5种主要元素作为主要合金元素，通过合金化和加工后形成新型显微结构并具有优异性能，从而冲破传统金属材料性能极限，满足工业技术发展对材料的更高需求。开发和设计一种粉末冶金高性能刀具用多主元合金材料不仅有助于高速刀具用材料的国产化，同时也有利于完善多主元合金理论。

发明内容

本发明提出了一种粉末冶金高性能刀具用多主元合金及其制备方法，本发明采用机械合金化的方法制备粉末冶金高性能刀具用Al_xCoCuNiMnM_yZn_z多主元合金粉末材料。

实现本发明的技术方案是：一种粉末冶金高性能刀具用多主元合金，该多主元合金的化学式为Al_xCoCuMnNiM_yZn_z，其中0.1≤x≤1.3；0.1≤y≤0.4；0.1≤z≤1.3；0.01<x/(x+y+z+4) <0.25；0.01<y/(x+y+z+4) <0.10；0.01<z/(x+y+z+4)<0.25；M为稀土元素Ce或Y。

所述的粉末冶金高性能刀具用多主元合金的制备方法，步骤如下：

（1）按Al_xCoCuMnNiM_yZn_z化学计量比称取各种纯金属粉末和稀土氧化物置于球磨罐中，添加0.5~2wt%的过程控制剂后再加入不锈钢球，然后在保护气体环境下将装有原料的球磨罐密封起来；

（3）将上述密封好的球磨罐置于行星式球磨机上进行高能球磨，从而得到所需多主元合金粉末材料。

所述步骤（1）中纯金属粉末的纯度均高于99.5%，所述稀土氧化物的纯度高于99.9%。

所述步骤（1）中过程控制剂为硬脂酸或固态石蜡。

所述步骤（1）中保护气体为氩气或氮气。

所述步骤（1）中不锈钢球的加入量为球料质量比（5-10）:1。