[发明专利]具有高熵合金粘结相的TiC基金属陶瓷的制备方法

说明书

本发明涉及粉末冶金和多主元髙熵合金材料领域，特别涉及制备具有髙熵合金粘结相的金属陶瓷复合材料的方法。本发明制备的具有高熵合金粘结相的TiC基金属陶瓷材料，其特征在于粘结相为高熵合金NiCoCrMoWTi，各组元的摩尔分数为Ni：30.0~35.0%，Co：10.0~35.0%，Cr：5.0~20.0%，Mo：5.0~20.0%，W：5.0~15.0%，Ti：5.0~35.0%，各组元的摩尔分数之和为100%。本发明所制备的具有高熵合金粘结相的TiC基金属陶瓷具有更高的强度、硬度、耐磨性和抗氧化性能，制备工艺过程中有TiC陶瓷相的原位析出，从而细化烧结体的晶粒度，烧结体的粘结相和硬质相之间的界面具有共格关系。

技术领域

本发明涉及机械加工和粉末冶金领域，具体涉及一种高熵合金粘结相的TiC基金属陶瓷的制备方法。

背景技术

高熵合金作为一种新型多主元合金材料，具有简单的体心或面心固溶体结构。高熵合金具有普通合金所不具备的高熵值，因而高熵合金具有普通合金所不具备的优异力学性能，包括高硬度、高强度、良好的延展性、优异的耐磨性能和耐腐蚀性等。

TiC基金属陶瓷材料由硬质相和粘结相两相组成。粘结相通常为Ni或者Co基固溶体合金，为金属陶瓷材料的塑韧性组织结构单元。传统的金属陶瓷烧结体的制备方法是将陶瓷粉和金属单质粉按比例混合后进行球磨；陶瓷粉末硬度高，因而在混料球磨过程中吸收了很大一部分磨球的撞击能量并进一步细化；金属粉末在球磨过程中的加工硬化程度并不高。金属陶瓷烧结体中的粘结相是在固相和液相烧结阶段由于溶质元素在粘接相金属溶剂中溶解、扩散而形成金属固溶体。溶质元素在溶剂中的溶解、析出及扩散会产生一些中间过程化学反应，中间过程化学反应的控制及其对最终组织的影响通常只能理论推断，因此对于粉末冶金产品最终烧结性能和力学性能的控制变得较为复杂。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供用于具有高熵合金粘结相的TiC基金属陶瓷的制备方法。

本发明的方案：

一种具有高熵合金粘结相的TiC基金属陶瓷材料，所述材料包括硬质相和粘结相，粘结相为高熵合金，粘结相组元为Ni-Co-Cr-Mo-W-Ti；硬质相的化学式为(Ti， M)C和(Ti，M)(C，N)，其中M选自W、Mo、Cr中的一种或多种的组合。

优选地，粘结相各组元的摩尔分数为Ni：30.0~35.0%，Co：10.0~35.0%，Cr：5.0~20.0%，Mo：5.0~20.0%，W：5.0 ~15.0%， Ti：5.0~35.0%；各组元的摩尔分数之和为100%。

优选地，硬质相的原料包括：TiC、Ti(C， N)、(Ti， W)C、Mo₂C粉、Cr₃C₂粉中的一种或者多种组合。

优选地，所述金属陶瓷材料的原料成分以质量百分比计，包括粘结相粉末20~36wt.%，陶瓷粉末64~80wt.%。

制备所述TiC基金属陶瓷材料的方法，所述方法为：采用高能球磨法制备高储能粘结相合金混合粉末，然后与陶瓷粉末混合制备金属陶瓷混合料。

优选地，包括以下步骤：

1）将Co、Cr、Ni、Mo、W、Ti粉按照摩尔比配料球磨得到高储能合金混合料；

2）将1）所得的合金混合料和陶瓷粉配料、球磨进一步得到金属陶瓷混合料；

3）金属陶瓷混合料进行压制得到压坯；

4）压坯在真空烧结炉内烧制成形；

5） 烧结后的冷却；

完成TiC基金属陶瓷材料的制备。