一种机械合金化制备高熵合金粉体的方法技术

本发明专利技术属于合金粉体制备技术领域，公开了一种机械合金化制备高熵合金粉体的方法，机械合金化制备高熵合金粉体的方法包括：获取微米级别的金属粉末，确定总重并按照摩尔质量比利用药匙、油纸、电子天平对获取的微米级别金属粉末进行称重；按球磨球不同粒径极配为1:2:1装入氧化锆罐中，并滴入适量无水乙醇，装入行星球磨机；设定行星球磨机参数，以300分钟为一时间间隔，一共球磨2400分钟；即可得到所述高熵合金粉体。本发明专利技术的机械合金化制备高熵合金粉体材料不受合金材料的熔点的限制，能够在很大程度上避免在熔炼过程中的成分偏析、缩松缩孔等不良因素。孔等不良因素。孔等不良因素。

【技术实现步骤摘要】
一种机械合金化制备高熵合金粉体的方法


[0001]本专利技术属于合金粉体制备
，尤其涉及一种机械合金化制备高熵合金粉体的方法。

技术介绍

[0002]目前，随着社会的不断进步，材料的使用要求变得更加苛刻，尤其是耐热、耐腐蚀等材料。因此，开发利用新型材料势在必行，刻不容缓。上世纪九十年代末期，中国台湾学者叶均蔚教授首次提出多组元高熵合金材料的概念，打破了传统合金设计普遍观念，从此，开启了合金设计的新纪元，推动了一波新的研究热潮。
[0003]高熵合金是指：“五种或五种以上的元素按照等摩尔比或近等摩尔比的比例混合并经过烧结、熔炼等加工工艺得到的一种超级固溶体结构，溶质元素和溶剂元素没有明显的区分，每种元素的添加量在5％～35％之间”。通常情况下，高熵合金的性能较为优异，具有良好的研究前景。
[0004]目前，高熵合金常用的制备方法是真空熔炼，虽然该方法能熔炼较高熔点的合金，但是该项技术可能会导致某些合金体系中的低熔点金属挥发，进而使得成分难以控制，因高熵合金对成分的要求较为严苛，故该项技术在制备复杂体系高熵合金上存在较大的局限性；在表面工程领域，激光熔覆技术和磁控溅射技术被广泛应用制备高熵合金薄膜材料，但对于大型工件而言，该项技术成本昂贵，不适宜于大面积的制备；合金纳米颗粒技术是通过纳米反应器，制备高熵合金纳米颗粒，但该项技术无法做到多组元高熵合金成分的精准控制。
[0005]机械合金化是采用高能球磨机或者研磨机，使粉末材料经过设定时间的碰撞挤压，反反复复的变形破碎，以达到合金元素在原子尺度上合金化的一种有效合成合金粉末材料的方法，也是一种用来制备稳态材料、亚稳态材料的加工技术。目前已经在交通运输、电子器件、航空航天等领域得到了普遍地应用。
[0006]采用此方法进行高熵合金材料的制备，就是利用磨球在容器中的高速搅拌摩擦对金属材料或者非金属材料粉末进行重复的冷焊，其可取之处在于工艺简单，成本较低，得到的混合粉末成分较为均匀。同时，合金粉末经反反复复的压延、压合、碾碎的过程，不断地受到球磨珠和球磨罐壁所给压缩力、冲击力、剪切力等多方向力的作用，使得合金粉末之间发生固相反应与扩散，最终获得成分均匀分布的、微观组织良好的纳米晶或者非晶颗粒，机械合金化制备高熵合金能够不受合金材料的熔点的限制，也能够在很大程度上避免在熔炼过程中的成分偏析、缩松缩孔等不良因素。机械合金化后的组织晶粒细小并容易成形纳米晶体结构，可以得到性能优良的高熵合金粉体材料。
[0007]为解决上述技术问题，现有技术一CN113046585A
‑
一种极寒环境用高熵合金的制备方法与应用
‑
公开该方法包括如下步骤：
[0008](1)配粉：按所述高熵合金的原子百分比将钴、铬、铁、镍、锰单质粉混合，得到混合金属粉末；
[0009](2)熔炼：将所述混合金属粉末熔化，得到金属液；
[0010](3)涂润滑剂：在沉积腔体中的模具内涂覆润滑剂，干燥后通入惰性气体形成保护气氛；
[0011](4)沉积：将所述金属液加注到金属液包中并通入惰性气体，将金属液雾化沉积在所述模具内，获得CoCrFeNiMn高熵合金锭；
[0012](5)均质化处理：将所述CoCrFeNiMn高熵合金锭置于真空加热炉中进行热处理，然后水冷；
[0013](6)热挤压：将均质化处理后的所述CoCrFeNiMn高熵合金锭进行热挤压，得到CoCrFeNiMn高熵合金棒材；
[0014](7)去氧化皮：去除所述CoCrFeNiMn高熵合金棒材表面氧化皮；
[0015](8)渗氮处理：将去氧化皮后的所述CoCrFeNiMn高熵合金棒材置于真空渗氮装置中，并通入氩气和氮气混合气体进行高温渗氮处理，在所述CoCrFeNiMn 高熵合金棒材表面形成氮化层，获得极寒环境用高熵合金。
[0016]对比文件1可用于极地钢材。但其技术缺陷在于制备方法过于繁琐。
[0017]现有技术二CN107675059A
‑
磁性高熵合金薄膜及其制备方法与高熵合金薄膜的应用
‑
公开一种磁性高熵合金薄膜，其特征在于，该磁性高熵合金包括5％至35％质量分数的铁、5％至35％质量分数的钴、5％至35％质量分数的镍、5％至35％质量分数的铝，与5％至35％质量分数的钐或者5％至35％质量分数的钕。
[0018]该磁性高熵合金包括5％至35％质量分数的铁、5％至35％质量分数的钴、 5％至35％质量分数的镍、5％至35％质量分数的铝、5％至35％质量分数的钐、 5％至35％质量分数的钕。
[0019]制备所述的磁性高熵合金薄膜的方法，包括以下步骤：
[0020]1)熔炼：取金属铁、钴、镍、铝、钐或钕，真空度为10
‑
3Pa至10
‑
2Pa；
[0021]2)电磁搅拌：电磁搅拌熔炼后的金属合金；
[0022]3)注模：将搅拌均匀的熔炼状金属合金浇注进模具里，制备成块状合金；
[0023]4)破碎成粉末：将制备的块状合金破碎；将破碎后的合金碎成粉末；
[0024]5)过筛：经高能球磨后的粉末过400目至800目的筛子；
[0025]6)热喷涂：将过筛后的粉末进行热喷涂，粉末熔化后经过1T到2T磁场取向，制得各向异性磁性高熵合金薄膜。
[0026]制备所述的磁性高熵合金薄膜的方法，包括以下步骤：
[0027]1)熔炼：取金属铁、钴、镍、铝、钐、钕，真空度为10
‑
3Pa至10
‑
2Pa；
[0028]6)热喷涂：将过筛后的粉末进行热喷涂，粉末熔化后的焰流经过1T到2T 磁场取向，制得各向异性磁性高熵合金薄膜。
[0029]合金的熔炼方式包括真空感应熔炼和真空电弧熔炼。
[0030]合金破碎成粉末的方式包括高能球磨、气流磨或等离子体气雾化制粉。
[0031]高能球磨24小时至48小时。
[0032]制得各向异性磁性高熵合金薄膜含有非晶、纳米晶的单种或者多种晶体结构。
[0033]热喷涂方式是电弧喷涂或等离子喷涂。
[0034]现有技术二技术缺陷在于制备方法繁琐，应用范围较窄。
[0035]现有技术三CN113061830A
‑
一种核用结构材料表面高熵合金涂层的制备方法及核用耐辐照结构材料
‑
公开一种核用结构材料表面高熵合金涂层的制备方法，其特征在于，包括：
[0036]将高熵合金原料通过电弧熔炼法得到高熵合金块体；
[0037]将所述高熵合金块体进行破碎、球磨后置于等离子球化装置中进行等离子球化，得到高熵合金球形粉末；
[0038]将所述高熵合金球形粉末通过等离子喷涂的方式喷涂至核用结构材料表面，在所述核用结构材料表面形成高熵合金涂层。
[0039]所述高熵合金原料包括Zr、W、Ta、Hf、V、Ti、Cr和Ce中的至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械合金化制备高熵合金粉体的方法，其特征在于，所述机械合金化制备高熵合金粉体的方法包括：步骤一，获取微米级别的金属粉末，确定总重并按照摩尔质量比对获取的金属粉末进行称重；步骤二，按球磨球不同粒径极配装入氧化锆罐中，并滴入适量无水乙醇，装入行星球磨机；步骤三，设定行星球磨机参数，进行球磨；即可得到所述高熵合金粉体。2.如权利要求1所述机械合金化制备高熵合金粉体的方法，其特征在于，所述称重包括：利用药匙、油纸、电子天平进行金属粉末的称重。3.如权利要求1所述机械合金化制备高熵合金粉体的方法，其特征在于，步骤一中，所述金属粉末粉体粒度为1微米。4.如权利要求1所述机械合金化制备高熵合金粉体的方法，其特征在于，步骤二中，所述球磨球粒径分别包括1mm、3mm、5mm。5.如权利要求1所述机械合金化制备高熵合金粉体的方法，其特征在于，步骤二中，所述球磨球不同粒径极配...

【专利技术属性】
技术研发人员：王江，唐兴昌，刘俊钊，张东，卢苏君，蔬晓莉，贾金凤，王振铭，程刚虎，张志坚，张国庆，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：