[发明专利]一种TiC强化CoCrNi中熵合金复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种TiC强化CoCrNi中熵合金复合材料及其制备方法，所述复合材料组成按摩尔百分比为Co_xCr_yNi_z(TiC)_v，其中，x、y、z取值范围均为29.41％～32.26％，v的取值范围为3.22％～11.77％。本发明提供的TiC强化CoCrNi中熵合金复合材料具有优异的力学性能，其压缩屈服强度和断裂强度分别可达920Mpa和1900Mpa，且压缩断裂应变仍可达31％，与铸态CoCrNi中熵合金相比相比，其强度大幅提高。

技术领域

本发明涉及金属基复合材料技术领域，更具体地涉及一种TiC强化CoCrNi中熵合金复合材料及其制备方法。

背景技术

CoCrNi中熵合金是新出现的一种塑性极好的单相面心立方结构材料，具有十分优异的性能，如良好的延性、韧性、高耐磨性和热稳定性等，尤其是在低温下，其强度和韧性同时增大，是一种极具应用潜力的低温结构材料，在航空、航天等领域具有巨大的应用潜力。然而，CoCrNi中熵合金铸态塑性虽好，但在室温下屈服强度较小，一般小于300Mpa，大大限制了其作为高性能结构材料的应用。

陶瓷强化是提高材料强度的有效方法。陶瓷材料具有很高的强度和硬度，将陶瓷与韧塑性好的CoCrNi中熵合金复合，可发挥各自优势，使所形成的复合材料具有优异的综合性能。然而，陶瓷相尺寸、体积比及形貌对复合材料性能具有十分重要的影响，控制不当往往导致材料性能恶化。如何控制陶瓷强化相在基体合金中的体积分数、形貌和分布等是获得高强度复合材料的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种TiC强化CoCrNi中熵合金复合材料及其制备方法，以显著提高合金强度并使其具有优异的力学性能。

本发明一方面提供一种TiC强化CoCrNi中熵合金复合材料，所述复合材料组成按摩尔百分比为Co_xCr_yNi_z(TiC)_v，其中，x、y、z取值范围均为29.41％～32.26％，v的取值范围为3.22％～11.77％。

本发明另一方面提供一种如上所述的TiC强化CoCrNi中熵合金复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：根据所述复合材料的成分比例称取Co、Cr、Ni和TiC粉末；

S2：将所述粉末采用机械混合至均匀；

S3：将混合均匀的粉末放入冷压模具中，对冷压模具施加压力，获得块状原料；

S4：将所述块状原料在管式炉中预烧结，得到预制合金；

S5：将所述预制合金放入电弧熔炼炉中进行熔炼，随炉冷却后得到所述TiC强化CoCrNi中熵合金复合材料铸锭。

进一步地，所述复合材料组成按摩尔百分比为Co_xCr_yNi_z(TiC)_v，其中，x、y、z取值范围均为29.41％～32.26％，v的取值范围为3.22％～11.77％。

进一步地，所述粉末的纯度大于或等于99.9％，粒度为100-300目。

进一步地，所述机械混合采用偏心混料机或球磨混合，混合时间为1-8h。

进一步地，对冷压模具施加压力范围为50-300Mpa。

进一步地，步骤S4具体包括：

先将管式炉抽真空，然后充入纯度为99.999％的氩气，设置烧结温度和时间，得到预制合金。

进一步地，所述烧结温度为1000-1300℃，烧结时间为0.5-5h。

进一步地，步骤S5具体包括：