一种高熵合金复合材料的制备方法

本发明属于金属材料加工，涉及一种高熵合金复合材料的制备方法。

背景技术：

1、高熵合金又称多主元素合金，高熵合金通常由五种或五种以上主要元素组成的合金。由于高熵效应，高熵合金倾向于形成fcc和bcc等简单固溶体，而不是金属间化合物。因此，高熵合金呈现出特殊的微观结构和优异的性能，受到研究者的广泛关注。但高熵合金的强度较低，尤其是具有fcc结构的高熵合金的强度较难满足实际工程应用。陶瓷增强相是一种兼具低密度、高弹性模量、高硬度和优异耐磨性能的强化相，在高熵合金中引入陶瓷强化相是提高高熵合金强度最有效方式之一。目前主要采用激光熔覆方法制备陶瓷增强的高熵合金复合材料，但陶瓷增强相容易发生团聚，削弱了陶瓷增强相的强化效果。因此，探索一种制备陶瓷增强高熵合金复合材料的方法具有重要的研究意义和应用价值。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种制备高熵合金复合材料的方法。在本发明中，先采用同步激光熔覆技术制备高熵合金网格，再采用热处理技术强化高熵合金网格，然后利用热压技术将高熵合金复合粉末成形，最后采用激光熔凝技术将热压的复合材料最终成形。由于高熵合金合金网格的存在可避免陶瓷颗粒的大面积富集，先采用热压技术预制坯料，既可增加后续熔凝过程中高熵合金网格与高熵合金复合材料间的结合，又可减缓熔凝过程中陶瓷颗粒的聚合速度，从而在陶瓷颗粒未聚集前而凝固成形。因此，本发明制备的高熵合金复合材料未发生增强相的聚集，复合材料具有良好的强韧性能。

2、本发明中首先提供了一种制备高熵合金复合材料的方法，所述高熵合金复合材料中未发生增强相的聚集，高熵合金复合材料在室温条件下的抗拉强度为850～1080mpa，延伸率为13.8％～15.3％。

3、进一步的，所述高熵合金复合材料为tic颗粒强化的feconicrmn系高熵合金。

4、本发明提供了一种高熵合金复合材料的方法，具体包括如下步骤：

5、(1)选用真空雾化的高熵合金粉末，采用同步激光熔覆技术制备高熵合金网格，网格的横纵向间距相同，所述激光熔覆的工艺参数如下：激光功率为1200～2000w，光斑直径为2～6mm，扫描速度为5～10mm/s，搭接率为40～60％，送粉速度为6～14g/min；

6、(2)将步骤(1)得到的高熵合金网格热处理，热处理温度为600～800℃，热处理时间为2～3h；

7、(3)将真空雾化的高熵合金粉末与陶瓷颗粒进行球磨混粉，高熵合金粉末与陶瓷颗粒的质量比为100：5～10，获得均匀的复合粉末；

8、(4)将步骤(2)制得的高熵合金网格置入热压模具，然后加热和保温，再将步骤(3)获得的复合粉末倒入热压模具中，利用压机进行热压烧结处理，热压烧结的温度为500～800℃，时间为60～80min，最后利用顶出装置顶出制好的热压坯料；

9、(5)将步骤(4)获得的热压坯料置于加工平台，采用超声辅助激光熔凝技术对热压坯料进行熔凝处理，获得陶瓷颗粒增强的高熵合金复合材料，所述激光熔凝的工艺参数如下：激光功率800～1000w，光斑直径3～5mm，扫描速度5～8mm/s，搭接率40-50％；

10、(6)在步骤(5)获得的高熵合金复合材料表面，重复实施步骤(1)～步骤(5)，获得不同厚度的陶瓷颗粒增强的高熵合金复合材料。

11、进一步地，步骤(1)中，高熵合金粉末的尺寸为15～53μm。

12、进一步地，步骤(1)中，高熵合金网格的横条之间及纵条之间的间距均为2mm，厚度为1mm。

13、进一步地，步骤(2)中，热处理后的冷却方式为水冷。

14、进一步地，步骤(3)中，高熵合金粉末的尺寸为15～53μm，陶瓷颗粒的尺寸为0.5～2μm。

15、进一步地，步骤(4)中，热压烧结的压力为100～500mpa。

16、进一步地，步骤(5)中，超声辅助的工艺参数如下：超声振动频率为10～40khz，超声振动功率为1000～5000w。

17、进一步地，步骤(6)中，重复次数为2～8次。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

19、本发明制备得到的高熵合金复合材料中的陶瓷增强相未发生明显团聚，制备的高熵合金复合材料在室温条件下的抗拉强度为850～1080mpa，延伸率为13.8％～15.3％，能够较好地用于实际工况条件下。

20、目前主要采用激光熔覆方法制备陶瓷增强的高熵合金复合材料，但陶瓷增强相容易发生团聚，削弱了陶瓷增强相的强化效果。本发明提供了一种制备高熵合金复合材料的方法。在本发明中，先采用同步激光熔覆技术制备高熵合金网格，再采用热处理技术强化高熵合金网格，然后利用热压技术将高熵合金复合粉末成形，最后采用激光熔凝技术将热压的复合材料最终成形。由于高熵合金合金网格的存在可避免陶瓷颗粒的大面积富集，先采用热压技术预制坯料，既可增加后续熔凝过程中高熵合金网格与高熵合金复合材料间的结合，又可减缓熔凝过程中陶瓷颗粒的聚合速度，从而在陶瓷颗粒未聚集前而凝固成形。因此，本发明制备的高熵合金复合材料未发生增强相的聚集，复合材料具有良好的强韧性能。

技术特征：

1.一种高熵合金复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高熵合金复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，高熵合金粉末的尺寸为15～53μm。

3.根据权利要求1所述的一种高熵合金复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，高熵合金网格的横条之间及纵条之间的间距均为2mm，厚度为1mm。

4.根据权利要求1所述的一种高熵合金复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，热处理后的冷却方式为水冷。

5.根据权利要求1所述的一种高熵合金复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，高熵合金粉末的尺寸为15～53μm，陶瓷颗粒的尺寸为0.5～2μm。

6.根据权利要求1所述的一种高熵合金复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，热压烧结的压力为100～500mpa。

7.根据权利要求1所述的一种高熵合金复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，超声辅助的工艺参数如下：超声振动频率为10～40khz，超声振动功率为1000～5000w。

8.根据权利要求1所述的一种高熵合金复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，重复次数为2～8次。

9.一种根据权利要求1～8任一项所述的方法制备的高熵合金复合材料，其特征在于，所述高熵合金复合材料在室温条件下的抗拉强度为850～1080mpa，延伸率为13.8％～15.3％。

10.根据权利要求9所述的高熵合金复合材料，其特征在于，所述高熵合金为feconicrmn系高熵合金。

11.根据权利要求9所述的高熵合金复合材料，其特征在于，所述高熵合金复合材料为tic颗粒强化的feconicrmn系高熵合金复合材料。

技术总结本发明提供了一种制备高熵合金复合材料的方法。在本发明中，先采用同步激光熔覆技术制备高熵合金网格，再采用热处理技术强化高熵合金网格，然后利用热压技术将高熵合金复合粉末成形，最后采用激光熔凝技术将热压的复合材料最终成形。由于高熵合金合金网格的存在可避免陶瓷颗粒的大面积富集，先采用热压技术预制坯料，既可增加后续熔凝过程中高熵合金网格与高熵合金复合材料间的结合，又可减缓熔凝过程中陶瓷颗粒的聚合速度，从而在陶瓷颗粒未聚集前而凝固成形。因此，本发明制备的高熵合金复合材料未发生增强相的聚集，复合材料具有良好的强韧性能。技术研发人员：庄栋栋,尧旺仕,连鑫龙,陶望望受保护的技术使用者：江苏大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13