【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高熵合金粉末冶金的；具体涉及一种低密度fecrnial系高熵合金粉末；以及一种低成本制备用于近净成形的低密度高熵合金粉末的方法。
技术介绍
1、高熵合金由多种金属元素组成，各组元的原子百分比可以在很大范围内调节，且易于形成简单的固溶体，具有优异的综合性能，是目前新型合金研究的重点领域之一。随着高熵合金研究的深入以及该合金在航空航天领域潜在的应用，对高熵合金的性能提出了更高的要求，但是现有的高熵合金存在成分偏析、组织不均匀、强塑性不匹配的问题，粉末近净成形制备高熵合金引起了广泛的关注和研究，因此低成本制备成分组织均匀、球形度良好的高熵合金粉末成为研究的重点。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决现有的技术问题，提供一种低成本低密度、结构稳定的高熵合金粉末及其制备方法。
2、本专利技术以纯金属元素为原料，低成本制备了粒径均匀细小的高熵合金粉末，所获得的高熵合金粉末可以近净成形制备高熵合金块体。本专利技术提供一种fecrnial系低密度高熵合金粉末，通过机械合金化方法，对混合的纯金属粉末高能球磨，粉末在长时间剧烈冲击、碰撞、破碎、反复冷焊后，发生金属原子间的互扩散，均匀化了合金成分，制备了粉末颗粒细化、晶粒尺寸细小、组织均匀的过饱和固溶体fecrnial系合金粉末。该合金粉末原料简单易得、合金粉末制备过程简单、制备周期短，成本低廉；制备的fecrnial系高熵合金粉末细小、组织成分均匀、具有良好的球形度，可用于近净成形高熵合金块体。
3、为了实现上述
4、本专利技术的目的之一是提供一种低密度、结构稳定的高熵合金粉末，按原子百分比计，本专利技术的低密度fecrnial系高熵合金粉末是由下述组分组成：fe 7.69～25at.％，cr25～30.77at.％，ni 25～30.77at.％，和al 25～30.77at.％，其中cr、ni与al等比例，各组分原子百分比的总和为100at.％。
5、进一步限定，fe：cr：ni：al的原子百分比为1:1:1:1。
6、进一步限定，fe：cr：ni：al的原子百分比为1:2:2:2。
7、进一步限定，fe：cr：ni：al的原子百分比为1:3:3:3。
8、进一步限定，fe：cr：ni：al的原子百分比为1:4:4:4。
9、进一步限定，该体系的高熵合金粉末为单相bcc结构，为过饱和固溶体。
10、本专利技术的目的之二是提供一种上述低密度、结构稳定的用于近净成形的高熵合金粉末的制备方法，所述方法是将原材料fe粉、cr粉、ni粉和al粉均匀混合，与硬质合金球一并放入真空不锈钢球磨罐，对纯金属粉末进行机械合金化，最终制备得到以bcc结构为主的过饱和固溶体。
11、进一步限定，fe粉、cr粉、ni粉和al粉的粒径为-325目，不大于45μm。
12、进一步限定，fe粉的纯度≥99.5wt.％；cr粉的纯度≥99.5wt.％；ni粉的纯度≥99.5wt.％；al粉的纯度≥99.5wt.％。
13、进一步限定，硬质合金球质量和纯金属粉末总质量的比为(5～20)：1。
14、进一步限定，硬质合金球的直径控制在5mm～20mm。
15、更进一步地限定，高能球磨使用直径为5mm和10mm的硬质合金球，两种直径球的质量比是13:7。
16、进一步限定，高能球磨的转速为300rpm～400rpm。
17、进一步限定，高能球磨的处理方式为间歇式，每运行20min～50min，停止5min。总球磨时间20h～50h。
18、进一步限定，高能球磨为惰性气体氛围干磨；或者先在惰性气体氛围下干磨后添加无水乙醇(无水乙醇的用量为粉末总质量的3％)湿磨；或者直接添加无水乙醇(无水乙醇的用量为粉末总质量的3％)湿磨。
19、为了避免保护气体与粉末发生反应，更进一步地限定，所述惰性气体为氩气。
20、本专利技术提供一种包含低密度fecrnial系的高熵合金粉末，并且利用机械合金化高能球磨的动能冲击低成本制备该合金体系粉末，形成组织成分均匀、球形度高、分散性好，用于近净成形的高熵合金粉末。
21、与现有技术相比，至少具有以下优点：
22、(1)本专利技术结合高熵合金的“鸡尾酒”效应，舍弃了重要的战略稀缺且价格较高的co元素，利用al的低密度和抗氧化的特点，以及fe、cr和ni等元素在高温合金领域中的应用，设计了低成本合金体系。该体系粉末在高温下有良好的稳定性。
23、(2)本专利技术基于纯金属粉末，采用机械合金化的方法制备了颗粒细小均匀、球形度好、成分组织均匀的用于近净成形的高熵合金粉末。本专利技术的制备方法简单、原料易得、成本低廉。
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1.一种低密度FeCrNiAl系高熵合金粉末，其特征在于，以原子百分比计，所述高熵合金粉末是由下述组分组成：Fe 7.69～25at.％，Cr 25～30.77at.％，Ni 25～30.77at.％，和Al 25～30.77at.％，其中，Cr、Ni与Al等比例，各组分原子百分比的总和为100at.％。
2.根据权利要求1所述的低密度高熵合金粉末，其特征在于，所述高熵合金粉末为过饱和固溶体，为单相BCC结构。
3.如权利要求1所述高熵合金粉末的制备方法，其特征在于，分别称取Fe粉、Cr粉、Ni粉和Al粉，混合均匀，然后利用高能球磨进行机械合金化；得到所述高熵合金粉末。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，Fe粉、Cr粉、Ni粉和Al粉的原始粉末颗粒的平均尺寸不超过45μm。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，Fe粉的纯度≥99.5wt.％；Cr粉的纯度≥99.5wt.％；Ni粉的纯度≥99.5wt.％；Al粉的纯度≥99.5wt.％。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，高能球磨的球料比
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，总球磨时间为20h～50h，球磨方式为间歇式，每运行20min～50min，停止5min。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，高能球磨的转速为300rpm～400rpm。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，高能球磨使用直径为5mm和10mm的硬质合金球，两种直径球的质量比是13:7。
10.根据权利要求3所述的低密度高熵合金粉末的制备方法，其特征在于，高能球磨为惰性气体氛围干磨；或者先在惰性气体氛围下干磨后添加无水乙醇湿磨；或者用无水乙醇湿磨。
...【技术特征摘要】
1.一种低密度fecrnial系高熵合金粉末，其特征在于，以原子百分比计，所述高熵合金粉末是由下述组分组成：fe 7.69～25at.％，cr 25～30.77at.％，ni 25～30.77at.％，和al 25～30.77at.％，其中，cr、ni与al等比例，各组分原子百分比的总和为100at.％。
2.根据权利要求1所述的低密度高熵合金粉末，其特征在于，所述高熵合金粉末为过饱和固溶体，为单相bcc结构。
3.如权利要求1所述高熵合金粉末的制备方法，其特征在于，分别称取fe粉、cr粉、ni粉和al粉，混合均匀，然后利用高能球磨进行机械合金化；得到所述高熵合金粉末。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，fe粉、cr粉、ni粉和al粉的原始粉末颗粒的平均尺寸不超过45μm。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，f...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨丹妮，朱景川，曲囡，韩天翼，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：
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