[发明专利]一种高效磨削的含硼高熵合金结合金刚石超硬复合材料及制备方法和应用

权利要求书

1.一种高效磨削的含硼高熵合金结合金刚石超硬复合材料，其特征在于：该复合材料是由75-95vol.％的含硼高熵合金粘结相粉末和5-25vol.％的金刚石磨粒组成。

2.根据权利要求1所述的一种高效磨削的含硼高熵合金结合金刚石超硬复合材料，其特征在于：所述含硼高熵合金粘结相粉末由以下原子比的粉末原料制备而成：Fe、Co、Cr、Ni、B的原子比为(20-30)：(20-30)：(20-30)：(20-30)：(1-10)的铁粉、钴粉、铬粉、镍粉和非晶硼粉。

3.根据权利要求2所述的一种高效磨削的含硼高熵合金结合金刚石超硬复合材料，其特征在于：所述含硼高熵合金粘结相粉末由以下原子比的粉末原料制备而成：Fe、Co、Cr、Ni、B的原子比为1：1：1：1：x的铁粉、钴粉、铬粉、镍粉和非晶硼粉，其中0＜x≤0.3；

所述铁粉、钴粉、铬粉、镍粉和非晶硼粉的纯度均≥99.9％，粒径为10-75μm。

4.根据权利要求1所述的一种高效磨削的含硼高熵合金结合金刚石超硬复合材料，其特征在于：所述金刚石磨粒的粒度为45-300μm；所述金刚石磨粒包括未镀覆金刚石、镀钨金刚石和镀钛金刚石中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种高效磨削的含硼高熵合金结合金刚石超硬复合材料，其特征在于：所述复合材料的尺寸范围为直径0mm＜d≤100mm，厚0＜h≤20mm。

6.根据权利要求1所述的一种高效磨削的含硼高熵合金结合金刚石超硬复合材料，其特征在于：使用所述复合材料加工直径为5mm的氮化硅小球，氮化硅小球被加工磨损直径大于3mm；采用氮化硅陶瓷作为对偶球，并采用球盘式摩擦磨损试验仪在干燥空气中对所述复合材料进行摩擦磨损测试，加载载荷为1000g，磨损半径为5mm，转速为1000r/min，测试时间为30min，测得所述复合材料的摩擦系数低于0.15。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种高效磨削的含硼高熵合金结合金刚石超硬复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将铁粉、钴粉、铬粉、镍粉和非晶硼粉混料放入硬质合金碳化钨球磨罐中，在全方位行星式球磨机上进行球磨，球磨时间为10-50h，球料比为4-10:1，转速为200-1400r/min，过200目筛，得到含硼高熵合金粘结相粉末；

(2)将含硼高熵合金粘结相粉末与金刚石磨粒在混料筒混合20-60min，将混合原料装填入石墨磨具中，并在2-5MPa的压力下预压；

(3)进行放电等离子烧结，烧结压力为10-30MPa，烧结温度为850-1000℃，保温时间为300-600s，升温速率为100-150℃/min，得到高效磨削的含硼高熵合金结合金刚石超硬复合材料。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述球磨是在惰性气体的保护下进行；所得含硼高熵合金粘结相粉末的平均粒径为15-72μm。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述放电等离子烧结是在氩气气氛下进行烧结，采用的烧结炉炉内气压为15mbar-30mbar。

10.根据权利要求1-6任一项所述的一种高效磨削的含硼高熵合金结合金刚石超硬复合材料在制备金刚石工具的工作层用于高效磨削和切削超硬材料中的应用。