[发明专利]一种耐磨耐腐蚀高熵合金基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种耐磨耐腐蚀高熵合金基复合材料及其制备方法，其特征在于：高熵合金基复合材料成分包括：Fe、Co、Cr、Ni；

该工艺制备方法如下：

步骤一：按照等原子比的成分配比：采用电子天平分别称量Fe、Co、Cr、Ni纯金属粉末，原始纯金属粉末纯度≥99.95％、颗粒尺寸≤45μm；按照WC添加量(10-30wt％)称量WC粉末，WC粉末纯度≥99.9％、颗粒尺寸≤300nm。

步骤二：WC-FeCoCrNi复合粉体的制备：

复合粉体的制备采用“两步球磨法”，第一步是纯金属元素粉末的机械合金化，先将称量好的Fe、Co、Cr、Ni纯金属粉末倒入真空不锈钢罐中，根据球料比10:1加入适当比例的不锈钢球，为了防止粉末粘罐，加入少量酒精作为过程控制剂；

采用全方位行星式球磨机进行球磨，转速设定为300rpm，球磨时间为10h-80h；第二步为HEA粉末与WC粉末(10-30wt％)的混合高能球磨，高能混合球磨时间为10h；

球磨完成后将粉末倒入200目的筛网进行筛粉，使粉末尺寸尽量保持细小均匀；

步骤三：块体的制备：

在高纯氩气保护的操作箱内将粉末装入烧结所用的高强石墨模具中，为了脱模方便以及防止粉末与石墨模具发生反应，使用石墨纸将磨具与粉末之间的接触面分隔开；

粉末装好后利用粉末压片机对粉末以15-20MPa进行预压，然后将模具放入放电等离子烧结炉内，烧结工艺为：1000℃保温15min，30MPa的恒定压力，烧结完毕后卸压随炉冷却；

步骤四：对制备完成后的复合材料进行测试：

对复合材料的硬度、力学性能、磨损性能、复合材料在模拟海洋环境中的腐蚀行为测试。

2.根据权利要求1所述的一种耐磨耐腐蚀高熵合金基复合材料及其制备方法，其特征在于：所述步骤二中真空不锈钢罐设置在含有高纯氩气保护的操作箱中。

3.根据权利要求1所述的一种耐磨耐腐蚀高熵合金基复合材料及其制备方法，其特征在于：所述步骤二中混合高能球磨在内径为Ф30mm的石墨模具内壁垫上2mm厚的石墨纸，然后在高纯氩气保护的操作箱中把复合粉末装入石墨模具并在上下两端也垫上石墨纸，10wt％WC-HEA复合粉末装好后利用粉末压片机对粉末以15-20MPa进行预压，然后将模具放入放电等离子烧结炉内。

4.根据权利要求3所述的一种耐磨耐腐蚀高熵合金基复合材料及其制备方法，其特征在于：烧结工艺为：经3min从室温升至570℃，经10min从570℃升温至600℃，经6min从600℃升温至900℃，再经5min从900℃升温至1000℃，在1000℃保温15min，烧结完毕后卸压随炉冷却，烧结过程中都保持30MPa的恒定压力。

5.根据权利要求1所述的一种耐磨耐腐蚀高熵合金基复合材料及其制备方法，其特征在于：所述原始纯金属粉末在装粉、取粉以及筛分的过程中，均在高纯氩气保护的操作箱中进行。