[发明专利]一种钨-含能高熵合金复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种钨‑含能高熵合金复合材料及其制备方法，属于钨合金材料技术领域。本发明所述的复合材料由以BCC结构为主的含能高熵合金基体相和钨增强相组成，两相界面结合良好且无金属间化合物形成，兼具高强度、较高的断裂应变和高释能特性，而且可以实现密度在大范围内调整，综合性能优异；另外，所述复合材料的制备工艺简单，生成效率高，易于工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种钨-含能高熵合金复合材料及其制备方法，属于钨合金材料技术领域。

背景技术

钨合金是一种以金属钨为增强相，以NiFe、Cu、Zr或其他低熔点元素作为基体相的复合材料，具有密度大、强度高等一系列优点，广泛地应用于陀螺马达转子、工具振动阻尼块、砧板以及战斗部材料等。

利用钨的高密度和高强度，并结合锆的高释能，发展出一类兼具高强度和高释能的钨锆合金。钨锆合金在高速侵彻目标过程中，可利用其高强度来侵彻贯穿目标，又可利用活性元素锆与氧气反应而剧烈释能，进而对目标产生穿爆燃的综合毁伤，毁伤威力大幅提升。然而，钨锆合金的界面处易产生W₂Zr金属间化合物，一方面使得钨锆合金力学性能急剧恶化(无宏观塑性)，难以承受爆轰加载，另一方面牺牲了部分活性元素锆，进而降低释能效率。

发明内容

针对目前钨合金存在的不足，本发明提供一种钨-含能高熵合金复合材料及其制备方法，该复合材料由含能高熵合金基体相和钨增强相组成，两相界面无金属间化合物形成，兼具高强度、较高的断裂应变和高释能特性，而且可以实现密度在大范围内调整，综合性能优异；该复合材料的制备工艺简单，生成效率高，易于工业化生产。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种钨-含能高熵合金复合材料，所述复合材料以含能高熵合金作为基体相，以钨作为增强相，其中钨相的质量百分数为40％～98％。

所述含能高熵合金以BCC结构为主相，理论能量密度≥80kJ/cm³，动态压缩强度≥1200MPa，断裂应变≥30％。

优选地，所述含能高熵合金的原子百分比表达式记为Zr_aTi_bHf_cM_dN_x，所述M为Nb、Ta和V中的至少一种，N为Al、Cr、Fe、Mo、Mg、Be、Li、Co、Ni、N、Si、B、C、N和O中的至少一种，0＜a≤45，5≤b≤65，0≤c≤35，10≤d≤55，0≤x≤10，且a+b+c+d+x＝100。

本发明所述钨-含能高熵合金复合材料的制备方法，所述方法步骤如下：

(1)在氩气保护下，将含能高熵合金中各元素对应的金属单质进行合金化熔炼，待合金完全熔化成合金液后，进行气雾化制粉，得到含能高熵合金粉末；

(2)将含能高熵合金粉末与钨原料按照设计比例加入球磨机中，在氩气保护下进行均匀混合，得到复合粉末；

(3)在150MPa～300MPa压力下将复合粉末压制成型，压制成型的坯体在氩气气氛下进行烧结，烧结温度比含能高熵合金熔点高20℃～100℃，烧结温度下保温0.5h～2h后，得到钨-含能高熵合金复合材料。

优选地，步骤(1)中气雾化制粉的工艺参数如下：雾化气体气压2MPa～8MPa，雾化功率100kW～200kW，雾化介质采用氩气。

优选地，钨原料的形貌为球状、丝状或骨架结构。

优选地，步骤(2)中球磨混料时，球料比为5:1～10:1，球磨转速为100r/min～300r/min，球磨时间为10h～24h。

有益效果：