本发明专利技术提供了一种多主元合金高耐磨齿轮及其制备方法，属于金属材料及其制备领域，多主元合金成分为AlxCrCuMnyNiMgz，其中0.1≤x≤1.2；0.1≤y≤1.2；0.1≤z≤1.2、0.02≤x/(x+y+z+3)
A multi principal alloy high wear resistant gear and its preparation method
The invention provides a multi principal element alloy high wear-resistant gear and its preparation method, which belongs to the metal material and the preparation field. The multi principal element alloy composition is AlxCrCuMnyNiMgz, 0.1 less than x less than 1.2, 0.1 less than y less than 1.2, 0.1 less than Z < 1.2, 0.02 < x/ (x+y+z+3)).
【技术实现步骤摘要】
一种多主元合金高耐磨齿轮及其制备方法
本专利技术涉及金属材料及其制备领域，具体涉及一种多主元合金高耐磨齿轮及其制备方法。
技术介绍
随着工作时间的增加，齿轮副的磨损增大，导致啮合间隙增大，进而导致齿轮磨损加剧，使整个设备的性能和可靠性下降。而齿轮的主要失效形式是磨损，即齿轮表面、断面的磨损。为了保证长期工作的可靠性和稳定性，齿轮材料应具备：较高的硬度和耐磨性，以防止齿面的各种失效，同时应具有较好的工艺性，以达到齿轮的各种技术要求。传统齿轮材料的合金主要为优质碳素结构钢、合金结构钢、铸钢、铸铁等，用以满足多种工况条件下的需求。但是，随着科技的快速发展和应用环境的变化，传统合金材料在使用过程中遇到诸多性能瓶颈，很难满足科技对材料性能日益提高的需求。多主元合金突破传统合金设计理念依靠近等摩尔比（5～35at%）多种（至少5种）金属原子混合形成合金，目前已经大量文献报道并指出：多主元高熵合金在机械性能、耐腐蚀、耐磨损、磁学性能、抗辐照、低温性能等方面都很优异，因此开发适用于复杂工况条件下适用于制备齿轮的新型多主元高熵合金材料具有重要意义。目前，多主元合金的研究主要集中在具有面心立方结构的CoCrFeNiCu与FeCoCrNiMn，和具有体心立方结构的CoCrFeNiAl与AlTiCrFeCoNi等高熵合金，或者在该合金的基础上添加一种或多种元素进行研究，对新型多主元合金体系的研究还有待进一步开发，从而提供更多更好性能的多主元合金。
技术实现思路
本专利技术提出了一种多主元合金高耐磨齿轮的制备方法，此种方法以纯金属粉末为原料，在室温球磨过程中发生复杂的固相反应，利用球磨过程中产生的机械力（剪切力、冲击力等）可使金属粉末发生塑性变形、断裂、破碎、晶体结构重构等过程，整个过程均为固相反应，避免了传统熔铸法难以制备熔沸点差异较大的弊端。然后在将预合金化的粉末真空烧结，确保了固相反应的充分进行，同时，全过程均在气氛保护或真空下，避免了易氧化金属的在制备过程中的氧化和气体元素引入，充分保证了多主元合金成分设计的稳定性。此外，制备出的多主元合金粉末成分均匀，可有效抑制金属间化合物的形成，原料利用率高，且具有较高的硬度和耐磨性以及较好的综合机械性能等。实现本专利技术的技术方案是：一种多主元合金高耐磨齿轮，多主元合金高耐磨齿轮按照化学式AlxCrCuMnyNiMgz称取金属粉末，其中0.1≤x≤1.2、0.1≤y≤1.2、0.1≤z≤1.2、0.02≤x/(x+y+z+3)<0.25、0.02≤y/(x+y+z+3)<0.25、0.02≤z/(x+y+z+3)<0.25。一种多主元合金高耐磨齿轮及其制备方法，步骤如下：（1）按化学式为AlxCrCuMnyNiMgz称取金属粉末，将金属粉末置于球磨罐中，加入不锈钢球，然后在气体保护下将球磨罐密封，将密封球磨罐置于球磨机上进行高能球磨；其中0.1≤x≤1.2、0.1≤y≤1.2、0.1≤z≤1.2、0.02≤x/(x+y+z+3)<0.25、0.02≤y/(x+y+z+3)<0.25、0.02≤z/(x+y+z+3)<0.25；（2）将步骤（1）高能球磨后的粉末在压机上温压成齿轮坯料，压力为115-120kN，保压时间为1-7min，温度为150-400℃；（3）将步骤（2）中的齿轮坯料在有气体保护的压机工作区域进行感应加热到850℃，保温2分钟，并快速移入模具内压制，压力为300-400kN，保压时间1-3分钟，模具温度450℃，压制完成即得多主元合金高耐磨齿轮。所述步骤（1）中金属粉末的纯度大于99.5%。所述气体为氩气或氮气。所述步骤（1）中球磨机为行星式球磨机。所述步骤（1）中球磨机的转速为300-500rpm，时间为12-36h。本专利技术的有益效果是：本专利技术方法能够获得成分均匀的多主元合金工件，有效抑制金属间化合物的形成；所制备的多主元合金工件具有硬度高、耐磨性能好、综合机械性能好等特点；该方法能够制备熔沸点差异较大的多主元合金材料，也可制备易氧化的合金材料，制备各个环节均有气体保护，成分设计与产品成分一致性高；原料利用率高、制备工艺简单，烧结温度低、时间短，生产效率高，成本低，操作可控，产品均匀性和稳定性好，易于工业化大规模生产。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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。图1实施例1制备的多主元合金高耐磨齿轮的X射线衍射图谱。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1按化学式AlCrCuMnNiMg0.1分别称取0.43mol的铝粉、铬粉、铜粉、锰粉和镍粉与0.043mol的镁粉，各种纯金属粉的纯度均高于99.5%；将称量好的上述纯金属粉末置于球磨罐中，加入适量的不锈钢球，然后在氮气环境下将放有纯金属粉末的球磨罐密封起来；将上述密封好的球磨罐置于行星式球磨机上进行预合金化，球磨转速为300rpm，时间为36h；将上述均匀球磨后的粉末在压机上进行温压成齿轮坯料，压力为115kN，保压时间为1分钟，温度范围为150℃；将齿轮坯料在有气体保护的压机工作区域内进行感应加热到850℃，保温2分钟，并快速移入模具内压制，压力为300kN，保压时间1分钟，模具温度450℃，压制完成即得目标产物。实施例2按化学式AlCrCuMn0.6NiMg0.2分别称取0.43mol的铝粉、铬粉、铜粉和镍粉、0.258mol的锰粉与0.086mol的镁粉，各种纯金属粉的纯度均高于99.5%；将称量好的上述纯金属粉末置于球磨罐中，加入适量的不锈钢球，然后在氮气环境下将放有纯金属粉末的球磨罐密封起来；将上述密封好的球磨罐置于行星式球磨机上进行预合金化，球磨转速为350rpm，时间为30h；将上述均匀球磨后的粉末在压机上进行温压成齿轮坯料，压力为115kN，保压时间为3分钟，温度范围为250℃；将齿轮坯料在有气体保护的压机工作区域内进行感应加热到850℃，保温2分钟，并快速移入模具内压制，压力为300kN，保压时间2分钟，模具温度450℃，压制完成即得目标产物。实施例3按化学式Al0.7CrCuMnNiMg0.3分别称取0.301mol的铝粉、0.43mol的铬粉、铜粉、锰粉和镍粉与0.129mol的镁粉，各种纯金属粉的纯度均高于99.5%；将称量好的上述纯金属粉末置于球磨罐中，加入适量的不锈钢球，然后在氩气环境下将放有纯金属粉末的球磨罐密封起来；将上述密封好的球磨罐置于行星式球磨机上进行预合金化，球磨转速为400rpm，时间为24h；将上述均匀球磨后的粉末在压机上进行温压成齿轮坯料，压力为118kN，保压时间为4分钟，温度范围为300℃；将齿轮坯料在有气体保护的压机工作区域内进行感应加热到本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多主元合金高耐磨齿轮，其特征在于：多主元合金高耐磨齿轮按照化学式AlxCrCuMnyNiMgz称取金属粉末，其中0.1≤x≤1.2、0.1≤y≤1.2、0.1≤z≤1.2、0.02≤x/(x+y+z+3)
【技术特征摘要】
1.一种多主元合金高耐磨齿轮，其特征在于：多主元合金高耐磨齿轮按照化学式AlxCrCuMnyNiMgz称取金属粉末，其中0.1≤x≤1.2、0.1≤y≤1.2、0.1≤z≤1.2、0.02≤x/(x+y+z+3)<0.25、0.02≤y/(x+y+z+3)<0.25、0.02≤z/(x+y+z+3)<0.25。2.权利要求1所述的多主元合金高耐磨齿轮的制备方法，其特征在于步骤如下：（1）将金属粉末置于球磨罐中，加入不锈钢球，然后在气体保护下将球磨罐密封，将密封球磨罐置于球磨机上进行高能球磨；（2）将步骤（1）高能球磨后的粉末在压机上温压成齿轮坯料，压力为115-120kN，保压时间为1-7min，温度为150-40...
【专利技术属性】
技术研发人员：马明星，王志新，梁存，周家臣，王蒙，
申请(专利权)人：中原工学院，
类型：发明
国别省市：河南,41
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