[发明专利]一种高阻尼高熵合金材料及其制备方法

说明书

一种高阻尼高熵合金材料及其制备方法，所述制备方法步骤如下：S1、配料：按如下原子百分配比将单质元素粉末按比例混合：铁：50～60％，锰：15～20％，钴：5～10％，铬：15～20％；S2、机械合金化：对步骤S1得到的混合粉末进行机械合金化，得到合金混合粉末；S3、放电等离子烧结：将合金混合粉末放入放电等离子烧结炉中，炉体抽真空，以70～120℃/min的升温速率升温至烧结温度900～1050℃，在升温的同时对粉末施加压力，烧结压力值为30～‑50MPa；在此烧结温度和烧结压力下保持5～8min，然后随炉冷却。本发明方法制备的合金同时具备高的阻尼性能、室温强度和宽应变振幅区域，应用环境广泛。

技术领域

本发明涉及一种高阻尼高熵合金材料及其制备方法，属于高熵合金材料技术领域。

背景技术

随着工业的快速发展，机器制造业发生了翻天覆地的变化。这一历史性的进步带动了交通、能源、建筑、航天等领域的快速进步。与此同时，相关的振动和噪音问题也日益突出，机械零部件在运转过程中产生的振动，特别是共振，严重影响机械部件寿命，降低了机械产品质量和仪器仪表精度。而振动过程中所产生的噪音也严重危害身体健康，已成为当今社会的三大公害之一。由此各行业对机器零件的要求愈发苛刻，突出表现在期望高速重载条件下零件保持高强度的同时，能够具有低损耗和长寿命的特点。但是，机械运行过程中产生的振动和噪声问题却日益突出，引起了人们的广泛重视，逐渐成为工业发达国家一项热门的研究课题。人们在生产实践中也发现了许多的减振降噪方法，主要有增加重量提高刚性、安装减振装置、屏蔽装置等，这些方法可以在一定程度上减小振动和噪音，但上述这些方法都只是从设计角度来考虑，往往使得其结构复杂化。在此基础上，阻尼合金应运而生。

阻尼合金是一种能将振动机械能吸收并将之转化为热能耗散的新型功能材料，它利用阻尼材料在变形时把动能变成为热能的原理降低结构的共振振幅，增加疲劳寿命和降低结构噪声。为了解决机械构件振动和噪声问题，科研人员在如何获得高阻尼合金材料的道路上不断探索。中国专利CN106282786B通过在铁锰合金中加入Nb显著改善了铁锰基合金阻尼性能；中国专利CN105238977A利用漂珠与合金界面反应提供了一类高阻尼镁合金的制备方法。但是以上方法主要关注合金的阻尼特性，没有兼顾合金各个方面的综合性能。因此亟需开发一种兼顾高阻尼和优异力学性能的合金，以满足工业的快速发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高强高阻尼性能的高熵合金材料以及制备方法。该方法制备的合金材料具有纳米级晶体结构，同时具备高的阻尼性能、室温强度和宽应变振幅区域，应用环境广泛。

本发明实现其发明目的首先提供了一种高阻尼高熵合金材料的制备方法，其步骤如下：

S1、配料：按如下原子百分配比将单质元素粉末按比例混合：铁：50～60％，锰：15～20％，钴：5～10％，铬：15～20％；

S2、机械合金化：对步骤S1得到的混合粉末进行机械合金化，得到合金混合粉末；

S3、放电等离子烧结：将步骤S2得到的合金混合粉末放入放电等离子烧结炉中，炉体抽真空，以70～120℃/min的升温速率升温至烧结温度900～1050℃，在升温的同时对粉末施加压力，烧结压力值为30～50MPa；在此烧结温度和烧结压力下保持5～8min，然后随炉冷却。

本发明高熵合金材料具备高阻尼原理是：

一、在外在应力作用下，高熵合金特殊的无序固溶结构会引发结构松弛现象，形成阻尼峰，在此过程中引起的能量损耗为阻尼源之一，并且当合金结构的无序度越大时，阻尼性能则越优异，这主要取决于元素设计所决定的结构差异，本发明的元素设计及制备工艺获得的合金主要由面心立方(FCC)、体心立方(BCC)两种无序固溶体相构成，可为优异的阻尼性能提供保障。