[发明专利]一种Al2

说明书

本发明涉及一种Al₂O₃纳米颗粒增强CrCoNi中熵合金基复合材料及制备方法，组份为2.5‑7.5wt％的Al₂O₃纳米粉末和余量为Cr、Co和Ni；所述Cr、Co和Ni为等原子比。采用机械合金化和放电等离子烧结工艺制备复合材料，制备工艺合理简单，制备过程可重复性强，可实现工业化批量生产。本发明可以获得Al₂O₃纳米颗粒均匀分布、基体与Al₂O₃颗粒界面结合良好、基体晶粒尺寸细小、致密度达到97％以上的CrCoNi‑Al₂O₃纳米复合材料。本发明的CrCoNi‑Al₂O₃纳米复合材料具有优良的压缩屈服强度，同时也具有较好的塑性。含2.5‑7.5wt％Al₂O₃复合材料的压缩屈服强度为1877‑2359MPa，断裂应变为9.3‑31.6％，复合材料的屈服强度比纯CrCoNi基体提高了65.4‑107.8％。

技术领域

本发明属于金属基复合材料领域，涉及一种Al₂O₃纳米颗粒增强CrCoNi中熵合金基复合材料及制备方法。

背景技术

人们根据熵的不同，把合金划分为高熵、中熵和低熵合金，其中高熵、中熵合金的成分设计突破了传统合金的观念，是由多主元形成的单一固溶体。由于其独特的成分和结构，中熵、高熵合金显示出四个核心效应：高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应和“鸡尾酒”效应。这些效应赋予中/高熵合金许多优异的力学性能，如高韧塑性、耐腐蚀、抗辐射、优异的高/低温性能等，在航空航天、核工业、国防军事等重要领域具有巨大的应用前景。但是，高熵、中熵合金仍然存在很多问题，如较高的密度(约8g/cm³以上)，昂贵的价格，作为结构材料强度还不够高，等等，因而限制了其广泛应用。为解决这些问题，人们常用高硬度、低密度、价格低廉的第二相陶瓷纳米颗粒提高高熵、中熵合金的强度和降低密度、成本，即出现了高熵、中熵合金复合材料。

近年来，关于高熵合金基复合材料的制备技术得到快速发展。如专利CN105734324 A“一种粉末冶金高熵合金基复合材料的制备”中，介绍了一种采用气体雾化法和放电等离子烧结工艺制备的微米TiB₂增强高熵合金的技术。但微米级的TiB₂颗粒分布在基体晶界，在受力过程中晶界处会首先产生应力集中而使复合材料易于失效，极大地降低了高熵合金的塑性。又如在专利CN 110257684 A“一种FeCrCoMnNi高熵合金基复合材料的制备工艺”中采用机械合金化和放电等离子烧结制备TiC纳米颗粒增强FeCrCoMnNi高熵合金。但该复合材料提高的强度有限(压缩屈服强度从169.3MPa增加到563.6MPa)，且塑性也不高(断裂应变在10％左右)。已有研究表明，与四主元或五主元FCC结构高熵合金相比，三主元CrCoNi中熵合金虽然具有更高的强度、更好的加工硬化能力、更优异的塑性和损伤容限，但关于CrCoNi中熵合金复合材料的报道相对较少，在专利CN 108421985 A“一种制备氧化物弥散强化中熵合金的方法”中介绍了通过机械合金化、放电等离子烧结以及热处理工艺制备致密的CrCoNi-Y₂O₃复合材料，但没有具体报道Y₂O₃对复合材料性能的影响，且Y₂O₃的密度也相对较高(5.01g/cm³)；而Al₂O₃纳米陶瓷颗粒具有低密度(3.9g/cm³)、高硬度、价格低廉等优点，并具有优异的化学稳定性，一般不会与基体发生反应，但目前还没有关于Al₂O₃增强CrCoNi中熵合金基复合材料的报道。

发明内容

要解决的技术问题