[发明专利]一种CoCrNiCuFeAl/(W,Ti)(C,N)金属陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种CoCrNiCuFeAl/(W,Ti)(C,N)金属陶瓷材料及其制备方法，材料包括CoCrNiCuFeAl、TiC、WC和TiN_x。制备方法包括：制备150nm以细的CoCrNiCuFeAl粉末；制备150nm以细的TiN_x粉末；制备150nm以细的TiC粉末；制备150nm以细的WC粉末；混料、预压、真空热压烧结制得CoCrNiCuFeAl/(W,Ti)(C,N)金属陶瓷材料。本发明中CoCrNiCuFeAl能提高复合材料的硬度和韧性，WC能改善硬质相和粘结相的润湿性，进而提高合金的硬度和断裂韧性。

技术领域

本发明属于复合材料领域，特别涉及一种CoCrNiCuFeAl/(W,Ti)(C,N)金 属陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

近年来，高熵合金(HEA)由于性能优异而被人们广泛研究。多种主元 组成的HEA因具有高熵效应、晶格畸变效应、迟缓扩散效应和鸡尾酒效应 等一系列特性，使其具有优异的物理、化学及力学性能，如高强度、高硬 度、高耐磨性、高耐腐蚀性、高的低温韧性等，因此可以解决硬质合金硬度 高而韧性不足，或者即使满足了高硬度与高韧性的问题，又不能实现高温下 的抗氧化或耐腐蚀等问题。

朱刚等采用真空烧结制备了Ti(C_0.7N_0.3)-WC-Mo₂C-TaC-AlCoCrFeNi体系 金属陶瓷。研究了该金属陶瓷在烧结过程中的微观结构形成和相转变规律。 研究结果表明，AlCoCrFeNi高熵合金粘结相的引入一方面延长了WC扩散固 溶形成(W,M)C环形相的过程，抑制了灰色外环相的生长，使得组织中几乎 很难观察到连续分布的外环相。另一方面在烧结的初期阶段，组织中形成了 大量的M₆C型η相，并且含量随着温度的升高而减少，在1350℃之后η相 逐渐溶解消失。[朱刚,谢明,陈家林,et al.Ti(C,N)/AlCoCrFeNi基金属陶瓷烧结过程中的微观结构和相变[J].材料科学与工程学报,2016(3):353-356.]。

朱刚等还研究了Ti(C,N)/AlCoCrFeNi金属陶瓷烧结过程中粘结相的表面 富集行为。其结果表明，在1300℃下烧结60min后，合金烧结体表面发生 了明显的富集，并形成了第三相，即类似M₆C结构的缺碳相(η)。[朱刚, 陈家林,贾海龙,et al.Ti(C,N)/AlCoCrFeNi金属陶瓷烧结过程中的粘结相表面 富集行为研究[J].材料导报,2017(16).]。

但以上研究对高熵合金结合的硬质合金的力学性能报道较少。杨梅等采 用微波烧结制备了Ti(C,N)/CoNiFeCuMn_x(x＝0.3～1)硬质合金，提高了Ti(C,N)硬质合金性能。[杨梅；韩冰；龙剑平.一种高熵合金粘结相Ti(C,N)基金属陶瓷 的制备方法.CN109022990A.成都理工大学.2018.12.18。]。

刘颖等采用低压烧结，以高熵合金为粘结剂，以碳化物和碳氮化钛固 溶体为硬质相制备了碳氮化钛基硬质合金。[刘颖；叶金文；张豪.基于高熵合 金粘结相的碳氮化钛基金属陶瓷及其制备方法.CN102787266A.四川大学. 2012.11.21。]

以上两个专利配方与制备方法均与本专利不同。