[发明专利]一种高熵合金粘结相Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法

摘要

本发明公开了一种高熵合金粘结相Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，其特征是先采用间歇式行星球磨制备出Co:Ni:Fe:Cu:Mn＝1:1:1:1:(0.3～1)的非晶态的高熵合金粘结相粉末；然后将非晶态的高熵合金粘结相粉末与硬质相粉末进行滚筒式球磨混合，制备出的混合料仍为非晶态；最后采用在1400～1450℃微波烧结使金属陶瓷中的非晶态的高熵合金粘结相发生晶化，非晶态向晶态转变的过程以及高熵合金自身的迟滞元素扩散效应使硬质相向粘结相中的溶解得到抑制，其粘结相是单相面心立方结构的高熵合金，从而制备出了高熵合金粘结相金属陶瓷。本发明克服了现有的高熵合金粘结相金属陶瓷制备时，Ti(C,N)硬质相在粘结相中溶解而出现相对含量降低，硬质相晶粒容易出现异常长大，最终导致硬质合金力学性能不足的问题，可用于切削刀具、耐磨零件等领域。

主权项

1.一种高熵合金粘结相Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，其特征在于依次包含以下步骤：(1)非晶态高熵合金粉末制备：称取各种原料粉末，按原子百分比Co:Ni:Fe:Cu:Mn＝1:1:1:1:(0.3～1)；将所称取的原料粉末进行行星球磨，球磨转速300～400r/min，球磨的球料比为10:1,采用直径为5mm的WC‑6Co磨球，球磨时间72～120h，球磨4～6h间歇20min，球磨结束后经过过滤、干燥、过筛，制备成非晶态高熵合金粘结相粉末；(2)Ti(C,N)‑碳化物‑非晶态高熵合金粘结相混合料制备：按重量百分比称取Ti(C,N)、碳化物和非晶态高熵合金粉末，WC占0～10％，Mo2C占5～15％，TaC占0～10％，NbC占0～10％，非晶态高熵合金粘结相粉末占10～20％，Ti(C,N)为余量；将所称取的混合粉末进行滚筒式球磨混合，球磨转速52r/min，球磨的球料比为4:1,采用直径为8mm的WC‑6Co磨球，球磨过程中向球磨罐中加入混合粉末总重量2％的PEG4000作为成型剂，球磨时间48～72h，球磨结束后经过过滤、干燥、过筛，制备成Ti(C,N)‑碳化物‑高熵合金粘结相混合料；(3)脱成型剂生坯制备：在200～300MPa压力下将Ti(C,N)‑碳化物‑非晶态高熵合金混合料压制成生坯，生坯在低压烧结炉中加热到300～450℃保温2h，保温过程中通入流量为40～50L/h的N2；制备出脱成型剂生坯，且仍粘结相仍保持非晶态；(4)高熵合金粘结相金属陶瓷制备：将生坯进行微波烧结，升温速度为40～50℃/min，加热到1400～1450℃保温10～30min，烧结结束后通入流量为50～60L/h的Ar气冷却；烧结过程中的金属陶瓷的粘结相从非晶态转变为晶态，硬质相向粘结相中的扩散得到抑制，粘结相为单相面心立方结构高熵合金。