一种高熵合金喂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种高熵合金喂料及其制备方法和应用，所述高熵合金喂料按体积百分含量由以下组分组成：高熵合金粉末40‑70％；高分子粘结剂30‑60％。该喂料具有高熵合金的优异性能，可以以此将高熵合金引入金属注射成型工艺中，增加了高熵合金的应用面。本发明专利技术将高熵合金喂料应用于金属注射成型工艺中，能够提高注射成型过程中产品稳定性，得到的高熵合金产品具有97.5％以上的烧结密度，有利于生产结构复杂、性能优异、精度要求高的高熵合金零部件。具有良好的经济效益和应用前景。

High entropy alloy feed and preparation method and application thereof

The invention relates to a high entropy alloy material and a preparation method and application of the high entropy alloy feeding according to volume fraction consists of the following components: high entropy alloy powder 40 70%; 30 60% polymer binder. The feed has excellent properties of high entropy alloy, so high entropy alloy can be introduced into the metal injection molding process, and the application surface of the high entropy alloy is increased. In the invention, high entropy alloy feeding used in metal injection molding process, can improve the stability of the product in the process of injection molding, high entropy alloy products having sintered density of more than 97.5%, is conducive to high entropy production of complex structure, excellent performance, high precision alloy parts. The utility model has good economic benefit and application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种高熵合金喂料及其制备方法和应用
本专利技术涉及金属料体制备领域，具体涉及一种高熵合金喂料及其制备方法和应用。
技术介绍
传统理论认为当合金的主元越多，就越容易形成金属间化合物，使合金的结构变得更加复杂，进而使得合金的的性能受到显著影响。高熵合金的出现打破了这一传统观点。高熵合金具有显微结构简化、不倾向于出现金属间化合物、具有纳米析出物与非晶质结构等特征，进而获得了高强度、高硬度、耐回火软化、耐磨等优良性能，这使得高熵合金一经出现就获得了广泛的关注，其应用越来越广泛。传统合金一般都含有一种原子百分比高于50％的主要元素，而高熵合金中所有主要元素的原子百分比含量基本相当，它们共同发挥作用。所以高熵合金，也称多主元高熵合金，即该种合金是由多种主要元素组成，其元素种类一般在五种或五种以上，而每种主元素的原子百分比含量都应在5％-35％间，目前关于高熵合金主要有五主元素系统：Al-Co-Cr-Fe-Ni、Fe-Si-Al-Ni-Co、W-Nb-Ta-Mo-V；六主元素系统：V-Zr-Hf-Ti-Cr-Mn、Fe-Cr-Mo-Ti-Mn-Cu、W-Nb-Ta-Mo-V-Ti、Al-Co-Cr-Fe-Ni-Ti；七主元素系统：W-Nb-Cr-Ti-V-Co-Mn。将合金以混合熵来区分，以0.693R和1.609R为界线(实际上这是大约的界线)，可分为低熵合金、中熵合金、高熵合金。一种元素为主的合金为低熵合金，2-4主元素的合金为中熵合金，5种主元素以上的合金为高熵合金。在热力学上，混乱度或熵的增加，则会使系统的自由能降低及稳定。传统合金的发展经验认为，组成合金的元素种类较多时会产生多种金属间化合物，不但难以分析且材料容易变脆，不具有应用性。而且经典的Gibbs相律认为，n种元素的合金系统所能产生的平衡相的数目p＝n+1，在非平衡凝固时形成的相p>n+l。而在高熵合金最引人瞩目的现象中，这类由多元素组成的合金在凝固后并没有出现传统三元、四元合金中类似的多相、多金属间化物或多种晶体结构，而是更倾向于形成简单晶体结构，如简单体心立方、简单面心立方，甚至是非晶体结构，金属间化物的数量也远远少于预期，这与经典的Gibbs相律描述的情况完全相悖。这些现象被归结为高熵效应的作用，即：由于形成合金的元素较多使得形成高熵合金的混合熵要大于形成金属间化物的熵，从而抑制了系统中金属间化物的形成，促进元素间形成简单晶体结构。这样形成的单晶体结构的合金倾向于纳米化，具有许多优良的特殊的性能。从热力学分析，固态高熵合金不存在一个主要的基体元素，其相分离过程中的长程扩散是很缓慢的，而且合金中元素的转换式扩散很困难，再加上分配时扩散粒子的相互作用，大大降低了晶体的形核率和生长速度，以至于合金的晶粒非常细小。传统经验中不存在高熵效应的影响，在高熵合金中，当元素数目较多而导致合金系统的混合熵高于形成金属间化合物的熵变时，高熵效应就会抑制金属间化合物的出现，而促使元素间的混合，最终形成简单的固溶体结构。目前研究显示，在没有主元素的情况下，各种元素会互相固溶成单一结构，不论是铸态高熵合金还是喷镀态的合金薄膜，都倾向于形成简单的体心立方或面心立方结构的固溶体，或附带非晶相或有序固溶体结构。高熵合金中由于高的混合熵导致低的自由度，因而易形成简单结构的固溶体，具有简单的微结构的固溶体合金其优越性是显而易见的；而且从以往的研究中可知高熵合金中极少出现复杂相。较其他合金而言，高熵合金具有结构和性能的优势，因此有必要扩大其应用范围。金属注射成型工艺包括制备喂料、注射成型、脱脂、烧结等步骤，是一种高效制备金属制品的工艺。然而现有技术中尚未有人将高熵合金引入到金属注射成型工艺中。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高熵合金喂料及其制备方法和应用，得到了一种具有高熵合金优异性能的喂料，进而将高熵合金引入金属注射成型工艺，有利于生产结构复杂、性能优异、精度要求高的高熵合金零部件，增加了高熵合金的应用面。为达到此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种高熵合金喂料，所述高熵合金喂料按体积百分含量由以下组分组成：高熵合金粉末40-70％；高分子粘结剂30-60％。本专利技术将高熵合金粉末与有机的高分子粘结剂混炼，得到了具有优异性能的高熵合金喂料，以此为介质将高熵合金作为原料引入了金属注射成型工艺，结合原料的优异性能以及工艺的特点，可以得到性能优异的高熵合金产品。根据本专利技术，按体积百分含量计，所述高熵合金粉末的含量可以是40％、42％、45％、48％、50％、52％、55％、57％、60％、63％、65％、68％或70％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。根据本专利技术，按体积百分含量计，所述高分子粘结剂的含量可以是30％、32％、35％、38％、40％、42％、45％、48％、50％、52％、55％、58％或60％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。根据本专利技术，按体积百分含量计，所述高熵合金粉末和高分子粘结剂之和为100％。根据本专利技术，所述高熵合金为合金型高熵合金、混合粉型高熵合金或预合金型高熵合金中的任意一种。本专利技术所述高分子粘结剂为金属注射成型工艺中与金属粉体混炼制备喂料时所常用的粘结剂。根据本专利技术，所述高分子粘结剂按质量百分含量包括以下组分：高分子粘结主剂49-95％；高分子粘结辅剂4.7-47％；助剂0.3-4％。按质量百分含量计，所述高分子粘结主剂的含量可以是49％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。按质量百分含量计，所述高分子粘结辅剂的含量可以是4.7％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或47％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。按质量百分含量计，所述助剂的含量可以是0.3％、5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％或4％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。根据本专利技术，按质量百分含量计，所述高分子粘结主剂、高分子粘结辅剂和助剂之和为100％。根据本专利技术，所述高分子粘结主剂为石蜡、巴西棕榈蜡、聚甲醛、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯醋酸乙烯共聚物、聚乙二醇、聚对苯二甲酸乙二醇酯、乙基纤维素、醋酸纤维素、低氮硝化纤维素、乙烯丁烯纤维素、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙二醇二丙烯酸脂、二丙二醇甲谜醋酸酯或2-吡咯烷酮中的任意一种或至少两种的组合，例如可以是石蜡、巴西棕榈蜡、聚甲醛、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯醋酸乙烯共聚物、聚乙二醇、聚对苯二甲酸乙二醇酯、乙基纤维素、醋酸纤维素、低氮硝化纤维素、乙烯丁烯纤维素、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙二醇二丙烯酸脂、二丙二醇甲谜醋酸酯或2-吡咯烷酮中的任意一种；典型但非限定性的组合为：石蜡和巴西棕榈蜡；聚乙二醇和聚乙二醇二丙烯酸脂；乙基纤维素和醋酸纤维素；低氮硝化纤维素和乙烯丁烯纤维素；乙烯丙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高熵合金喂料，其特征在于，所述高熵合金喂料按体积百分含量由以下组分组成：高熵合金粉末40‑70％；高分子粘结剂30‑60％。

【技术特征摘要】
1.一种高熵合金喂料，其特征在于，所述高熵合金喂料按体积百分含量由以下组分组成：高熵合金粉末40-70％；高分子粘结剂30-60％。2.如权利要求1所述的高熵合金喂料，其特征在于，所述高熵合金为合金型高熵合金、混合粉型高熵合金或预合金型高熵合金中的任意一种。3.如权利要求1或2所述的高熵合金喂料，其特征在于，所述高分子粘结剂按质量百分含量包括以下组分：高分子粘结主剂49-95％；高分子粘结辅剂4.7-47％；助剂0.3-4％。4.如权利要求3所述的高熵合金喂料，其特征在于，所述高分子粘结主剂为石蜡、巴西棕榈蜡、聚甲醛、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯醋酸乙烯共聚物、聚乙二醇、聚对苯二甲酸乙二醇酯、乙基纤维素、醋酸纤维素、低氮硝化纤维素、乙烯丁烯纤维素、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙二醇二丙烯酸脂、二丙二醇甲谜醋酸酯或2-吡咯烷酮中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述高分子粘结辅剂为聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚苯乙烯或尼龙中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述助剂为硬脂酸、聚异丁烯、聚异丁烯胺、聚乙烯蜡或聚丙烯蜡、抗氧剂B215中的任意一种或至少两种的组合。5.如权利要求1-4任一项所述的高熵合金喂料的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯春树，周龙金，侯文洁，
申请(专利权)人：昆山卡德姆新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32