[发明专利]一种石墨烯增强高熵合金电梯曳引机复合蜗轮及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯增强高熵合金电梯曳引机复合蜗轮及其制备方法。该复合蜗轮由石墨烯与Fe₅₀Mn₃₀Co₁₀Cr₁₀(原子百分比)高熵合金粉末复合烧结而成，其中石墨烯的加入量为质量百分比0.2‑0.8%；先将单质合金粉末机械合金化；添加适量的石墨烯后混合均匀后，用放电等离子烧结工艺进行烧结成形，即可得复合蜗轮。所得复合涡轮具有极低的摩擦系数，大约0.1；磨损量基本为0；具备极好的耐磨性能和，因此，复合蜗轮具有同时提高极低的摩擦系数与极好的耐磨性能，且制备工艺简单可靠，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于复合蜗轮领域，具体涉及一种石墨烯增强高熵合金电梯曳引机复合蜗轮及其制备方法。

背景技术

耐磨减摩合金材料是关键性、基础性制造业材料，广泛用于制造蜗轮、齿轮等关键器件零部件，其性能的好坏直接关系到机器整体的使用寿命。而随着工业技术的提升，机器部件面临着越来越高的要求，比如在高温、高速运动等恶劣条件下，要求具备更佳的耐磨性能；同时还要求设备的稳定性、安全性及可靠性。传统的材料已经不能满足现代工业发展需求，亟需新的制造工艺方法开发高性能耐磨减摩材料来替代传统材料。

高熵合金由于其具有一些传统合金所无法比拟的优异性能，如高强度、高硬度、高塑性等，近些年受到越来越多的关注，可用于制造对材料要求较高的工具、模具；也可用作焊接材料、高温炉材料及超高大楼的耐火骨架等。

石墨烯的出现，为相关材料的发展提供了很大的机遇，自2004年石墨烯被发现以来，就因为其优异的物理、化学性能而受世界范围内科学家的广泛青睐。在常温下，石墨烯的电子迁移率为15000cm²/（V·s），在低温下甚至高达25000cm²/（V·s）。同时，石墨烯的拉伸性能也很高，其中杨氏模量为1TPa，拉伸强度为130GPa。此外，石墨烯也具有极好的热性能，无缺陷单层石墨烯导热系数达到5300W/mK，远高于单层碳纳米管的3500 W/mK和多壁碳纳米管的3000 W/mK。

发明内容

针对现有技术的不同，本发明的目的在于提供一种石墨烯增强高熵合金电梯曳引机复合蜗轮及其制备方法，该复合蜗轮将两种具有不同特性的材料采用机械合金化和放电等离子烧结方式结合，得到的复合材料具有优异的耐磨性能，通过机械合金化和粉末冶金烧结方式，在高熵合金粉末中添加适量片状石墨烯，机械合金化后烧结成复合材料。

一种石墨烯增强高熵合金电梯曳引机复合蜗轮，由石墨烯与Fe₅₀Mn₃₀Co₁₀Cr₁₀(原子百分比)高熵合金粉末复合烧结而成，其中，石墨烯的加入量为质量百分比0.2-0.8%。

一种石墨烯增强高熵合金电梯曳引机复合蜗轮的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，称量等摩尔量的Fe、Mn、Co、Cr金属粉末，混合均匀得混合物A；

步骤2，将混合物A放入不锈钢球磨罐，充入氩气作保护气；

步骤3，将步骤2中不锈钢球磨罐装入球磨机中，以 250-350r/min 的转速球磨30-60h后进行机械合金化，得到高熵合金粉末；

步骤4，向高熵合金粉末中加入石墨烯，所述石墨烯的质量百分比为 0.2-0.8%；

步骤5，将步骤4中的球磨罐装入球磨机，转速250-350r/min，球磨2h，得到复合材料粉末；