[发明专利]一种颗粒增强高熵合金粉末及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及合金粉末制备技术领域，具体而言，涉及一种颗粒增强高熵合金粉末及其制备方法和应用。所述的颗粒增强高熵合金粉末，按质量百分比计，主要由以下原料制成：WC 15％～45％、Co 10.4％～17.6％、Ni10.4％～17.6％、Cr 9.2％～15.6％、Mn 9.7％～16.5％、Fe 10.1％～16.7％和Al1％～5％。所述的合金粉末制备方法，包括如下步骤：球磨混粉、喷雾造粒、粉末脱脂、烧结固化、收集装箱。

技术领域

本发明涉及合金粉末制备技术领域，具体而言，涉及一种颗粒增强高熵合金粉末及其制备方法和应用。

背景技术

高熵合金(HEA)是由5-13种元素等摩尔或近等摩尔比制备而成，近年来被广泛关注。制备HEA常用的金属元素有Al、Ti、V、Co、Cr、Fe、Mn、Ni、Cu等。由于其高熵效应，HEA晶格结构通常为简单的面心立方(fcc)或体心立方(bcc)结构，与传统合金相比，高熵合金有更好的塑性、热稳定性和耐蚀性。

高熵合金通过粉末冶金或熔炼等手段，将各金属单质混合制备成成分均匀、组织性能优异的金属合金。Co、Cr、Fe、Mn、Ni这5种元素原子半径接近，电负性也接近，等原子比的CoCrFeMnNi合金，易于形成面心立方(fcc)晶胞，最早由剑桥科学家Cantor发明，因此也称为Cantor合金。Cantor合金表现出优异的伸长率和韧性，与Ni基合金、奥氏体不锈钢具有相似的元素，具备相似的力学性能，得到了广泛关注。但是，相较于第二代先进高强度钢和硬质合金，能够看出大多数的fcc单相的高熵合金未达到理想的屈服强度和硬度，若要达到工业应用的要求，该体系的高熵合金仍具有很大的强韧化提升潜力。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的一个方面，涉及一种颗粒增强高熵合金粉末，按质量百分比计，主要由以下原料制成：

WC 15％～45％、Co 10.4％～17.6％、Ni 10.4％～17.6％、Cr 9.2％～15.6％、Mn9.7％～16.5％、Fe 10.1％～16.7％和Al 1％～5％。

所述的颗粒增强高熵合金粉末，具有较高强度、较高硬度和较高屈服强度。

本发明的另一个方面，还涉及所述的颗粒增强高熵合金粉末的制备方法，包括以下步骤：

将Co、Ni、Cr、Mn、Fe和Al的混合物进行第一球磨，得到第一混合体系；将所述第一混合体系和WC的混合物进行第二球磨，得到第二混合体系；将所述第二混合体系进行球磨活化、喷雾干燥、脱脂和烧结。

所述的颗粒增强高熵合金粉末的制备方法，方法简单，容易操作，粉末成形好，易于推广规模化生产。

本发明的另一个方面，还涉及一种零件表面强化层，主要由所述的颗粒增强高熵合金粉末制成。

所述的零件表面强化层，具有优异的耐磨性。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明提供的颗粒增强高熵合金粉末，各组分和用量配比合理，成本低廉，用于制备熔覆层时，既可以提高新产品的耐磨性能，也可以对废旧零件进行修复，具有广泛的应用前景。

(2)本发明提供的颗粒增强高熵合金粉末的制备方法，方法较简单，利用球磨机械合金化和团聚烧结工艺，粉末成形好，易于推广规模化生产。

(3)本发明提供的零件表面强化层，具有优异的耐磨性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。