一种氮化钛增强FeCoCrNiAl高熵合金的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氮化钛增强FeCoCrNiAl高熵合金的制备方法，包括，将FeCoCrNiAl高熵合金粉末与氮化钛粉末混合，在惰性气氛下烘干后，通过真空热压烧结得到；氮化钛粉末的加入量为FeCoCrNiAl高熵合金粉末重量的0.5～1.5wt.％。采用所述方法增强后的FeCoCrNiAl高熵合金材料仍具有显著的BCC结构，其高熵效应得以有效保持，从而得到突破FeCoCrNiAl高熵合金自身强度、硬度的高性能金属基复合材料。硬度的高性能金属基复合材料。硬度的高性能金属基复合材料。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化钛增强FeCoCrNiAl高熵合金的制备方法


[0001]本专利技术属于高熵合金基复合材料领域，尤其涉及一种氮化钛增强FeCoCrNiAl高熵合金的制备方法。

技术介绍

[0002]高熵合金一般由五种或五种以上等原子比或近等原子比的元素构成的合金体系，其中具有单一体心立方结构(BCC)的FeCoCrNiAl高熵合金具有高硬度、高耐磨性、良好的抗腐蚀性等特点，可用于制造对材料硬度、耐磨性等方面要求较高的模具、刀具、缸体等重要部件。
[0003]氮化钛是一种耐磨性极佳的无机非金属陶瓷，常以薄膜形式被制备覆盖在金属材料表面，从而提高关键部件的耐磨性。然而，氮化钛薄膜的制备工艺以真空溅射、真空沉积等方式制备，如CN112962058A公开了一种制备氮化钛薄膜及其磁控溅射靶材的方法；CN103540894A公开了氮化钛薄膜制备方法及系统，通过物理气相沉积法制备氮化钛薄膜，其工艺过程复杂、设备要求高、生产效率低。
[0004]因此，有待开发一种氮化钛增强型高熵合金材料的制备方法，旨在通过一种低成本、简单的材料制造方法，制备出突破FeCoCrNiAl高熵合金自身强度硬度的高性能金属基复合材料。

技术实现思路

[0005]基于上述技术问题，本专利技术提供了一种氮化钛增强FeCoCrNiAl高熵合金材料的制备方法，能够在保持FeCoCrNiAl高熵合金单一BCC结构的基础上，进一步使其强度、硬度得到有效提升。
[0006]本专利技术具体方案如下
[0007]本专利技术提供了一种氮化钛增强FeCoCrNiAl高熵合金的制备方法，包括，将FeCoCrNiAl高熵合金粉末与氮化钛粉末混合，在惰性气氛下烘干后，通过真空热压烧结得到；氮化钛粉末的加入量为FeCoCrNiAl高熵合金粉末重量的0.5～1.5wt.％。
[0008]优选地，真空热压烧结的真空度为1
×
10
‑3～3
×
10
‑3Bar，烧结温度为1050～1200℃，保温时间为45～90min。
[0009]优选地，真空热压烧结具体包括，将FeCoCrNiAl高熵合金与氮化钛的混合粉末连同石墨模具一并放入烧结炉中，抽真空至真空度达到1
×
10
‑3Bar；以5～10℃/min的速度加热至900℃恒温，加压至压力达到40～50MPa，继续以3～5℃/min的速度将温度升至1050
‑
1200℃时，恒温恒压维持1h，卸载压力，并以3～5℃/min的速度降温至800℃后，炉冷至室温。
[0010]优选地，惰性气氛为氮气或氩气，在100～200℃烘干1～2h。
[0011]优选地，FeCoCrNiAl高熵合金中Fe、Co、Cr、Ni、Al元素的原子比为0.8～1:0.8～1:0.8～1:0.8～1:0.8～1。
[0012]优选地，FeCoCrNiAl高熵合金粉末的粒径为200～800目。
[0013]优选地，氮化钛粉末的粒径为325～460目。
[0014]本专利技术有益效果为：
[0015]本专利技术以氮化钛作为增强材料，采用热压烧结工艺得到的FeCoCrNiAl基合金材料显微组织致密、无明显裂纹，高熵合金基体与氮化钛增强材料界面结合良好，经氮化钛增强后的FeCoCrNiAl高熵合金材料仍具有显著的BCC结构，其高熵效应得以有效保持，能够得到突破FeCoCrNiAl高熵合金自身强度、硬度的高性能金属基复合材料。
附图说明
[0016]图1为实施例2以及对比例1
‑
2得到的高熵合金块材的背散射形貌图；
[0017]图2为实施例2和对比例1得到的高熵合金块材的XRD图；
[0018]图3为实施例1
‑
3及对比例1
‑
2得到高熵合金块材硬度对比图；
[0019]图4为实施例2以及对比例1
‑
2得到的高熵合金块材摩擦后表面形貌图；
[0020]图5为实施例2以及对比例1
‑
2得到的高熵合金块材摩擦后磨损体积对比。
具体实施方式
[0021]下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明，但是应该明确提出这些实施例用于举例说明，但是不解释为限制本专利技术的范围。
[0022]实施例1
[0023]一种氮化钛增强FeCoCrNiAl高熵合金的制备方法，包括：
[0024]将FeCoCrNiAl高熵合金粉末与氮化钛粉末混合，将混合粉末置于三维混粉机上，经过3h充分混合后，取出粉末置于氮气气氛下在180℃烘干2h待用；其中，FeCoCrNiAl高熵合金粉末粒径为200～800目，氮化钛粉末的粒径为400目；氮化钛粉末的加入量为FeCoCrNiAl高熵合金粉末重量的0.5wt.％。
[0025]将混合、烘干后的混合粉末连同石墨模具一并放入烧结炉中，抽真空至真空度达到1
×
10
‑3Bar；以5℃/min的速度加热至900℃恒温，加压至压力达到40MPa，待压力稳定后，继续以5℃/min的速度将温度升至1100℃时，恒温恒压维持1h，卸载压力，并以5℃/min的速度降温至800℃后，炉冷至室温，即得。
[0026]经检测，得到的高熵合金块材的硬度为630HV。
[0027]实施例2
[0028]一种氮化钛增强FeCoCrNiAl高熵合金的制备方法，包括：
[0029]将FeCoCrNiAl高熵合金粉末与氮化钛粉末混合，将混合粉末置于三维混粉机上，经过3h充分混合后，取出粉末置于氮气气氛下在180℃烘干2h待用；其中，FeCoCrNiAl高熵合金粉末粒径为200～800目，氮化钛粉末的粒径为400目；氮化钛粉末的加入量为FeCoCrNiAl高熵合金粉末重量的1.0wt.％。
[0030]将混合、烘干后的混合粉末连同石墨模具一并放入烧结炉中，抽真空至真空度达到1
×
10
‑3Bar；以10℃/min的速度加热至900℃恒温，加压至压力达到50MPa，待压力稳定后，继续以5℃/min的速度将温度升至1100℃时，恒温恒压维持1h，卸载压力，并以3℃/min的速度降温至800℃后，炉冷至室温，即得。
[0031]经检测，得到的高熵合金块材的硬度为640HV。其背散射形貌图如图1(b)所示，其XRD图如图2(b)所示，可以看出，得到的高熵合金块材组织由单一BCC结构的高熵合金和均匀分布的氮化钛组成。
[0032]本实施例得到的高熵合金块材在50N载荷下对磨球摩擦60min后，其磨损表面形貌和磨损体积分别如图4(b)、图5所示。可以看出，由于添加的氮化钛与FeCoCrNiAl基体结合良好，对材料硬度提升显著，因此磨损机制以磨粒磨损和少量粘着磨损为主，磨损量较小。
[0033]实施例3
[0034]一种氮化钛增强FeCoCrNiAl高熵合金的制备方法，包括：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化钛增强FeCoCrNiAl高熵合金的制备方法，其特征在于，包括，将FeCoCrNiAl高熵合金粉末与氮化钛粉末混合，在惰性气氛下烘干后，通过真空热压烧结得到；氮化钛粉末的加入量为FeCoCrNiAl高熵合金粉末重量的0.5～1.5wt.％。2.根据权利要求1所述氮化钛增强FeCoCrNiAl高熵合金的制备方法，其特征在于，真空热压烧结的真空度为1
×
10
‑3～3
×
10
‑3Bar，烧结温度为1050～1200℃，保温时间为45～90min。3.根据权利要求1或2所述氮化钛增强FeCoCrNiAl高熵合金的制备方法，其特征在于，真空热压烧结具体包括，将FeCoCrNiAl高熵合金与氮化钛的混合粉末连同石墨模具一并放入烧结炉中，抽真空至真空度达到1
×
10
‑3Bar；以5～10℃/min的速度加热至900℃恒温，加压至压力达到40～50MPa，继续以3～5℃/min的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵禹，张成林，王刚，
申请(专利权)人：安徽拓宝增材制造科技有限公司，
类型：发明
国别省市：