[发明专利]真空感应熔炼制备高熵合金基复合材料及其方法

说明书

本发明公开了一种真空感应熔炼制备高熵合金基复合材料及其方法，所述复合材料为内生型，以AlMFeNiCu高熵合金为基体相，以（TiC）_x为增强相，记为(TiC)_x/(AlMFeNiCu)_1‑x其中，M为Si或Co，x为0.1~0.2。其步骤为：按照原料配比称取反应试样原料；制备增强体试块；将原材料装入高频感应熔炼炉中、抽真空、通入氩气、真空熔炼、保温；将保温后的熔融液态合金倒入铜坩埚中冷却，取出，得到所述复合材料。本发明采用感应熔炼的方式合成内生性高熵合金基复合材料，合成的复合材料增强体与基体之间界面结合良好，增强体均匀分布于高熵合金基体中，此方法操作简单、安全可靠、节能省时、环境友好。

技术领域

本发明涉及一种高熵合金基复合材料及其制备方法，特别是一种真空感应熔炼制备原位自生成高熵合金基复合材料及其方法，属于材料发明与制备领域。

技术背景技术

真空感应熔炼技术制备高熵合金基复合材料的制备方法，是指采用感应加热的方式，使制备原料自身发热熔化制备复合材料，该制备方法反应度都快，操作简单，能耗低，制备的高熵合金基复合材料组织致密性良好，界面结合稳定。该制备方法操作简单，占地空间小。解决了传统工艺加热效率低，制备数量少的缺点，真空感应熔炼可对材料进行批量生产。具有自控型可调节加热时间、加热功率、保温时间、保温功率和冷却时间；大大提高了加热产品的质量和加热的重复性，简化工人的操作技术。本方法制备的高熵合金基复合材料具有高硬度，高耐磨性能以及抗腐蚀性能。在高熵合金形成过程中，在晶间会形成纳米Cu相，可增加材料的屈服强度，对材料起到一定的增韧效果。制备的高熵合金基复合材料在导电性与导磁性方面也具有很优越的性能。除此之外，高熵合金基复合材料，在抗冲击件以及耐高温模具方面也具有良好的应用前景。

文献一采用真空电弧熔炼技术制备TiC–TiB₂/CoCrCuFeNi复合增强体高熵合金基复合材料，其熔炼过程耗能较高，且制备试样的量具有一定的局限性，只能制备供电弧加热的少量试样，不能用于批量生产（Cheng J, Liu D, Liang X, et al. Evolution ofmicrostructure and mechanical properties of in situ synthesized TiC–TiB 2 /CoCrCuFeNi high entropy alloy coatings[J]. Surface Coatings Technology,2015, 281(7):109-116）。文献二采用粉块与金属块混合使用的合成方法制备FeCrCoNiCuTi/TiC 高熵合金复合材料（卢素华，哈尔滨工业大学，2008），其制备的试样组织增强体在基体中分布不均匀，界面结合性能较差，虽然试样的耐磨性能有所提高，但是屈服强度有所下降。

发明内容

本发明目的在于提供一种真空感应熔炼技术制备内生性高熵合金基复合材料及其方法，该工艺操作简单、安全可靠、节能省时、环境友好，且规则细小TiB₂增强颗粒为原位反应生成，表面无污染、界面干净。

实现本发明目的技术解决方案为：本发明所述的高熵合金基复合材料，所述复合材料为内生型，以 AlMFeNiCu高熵合金为基体相，以（TiC）_x为增强相，记为(TiC)_x/(AlMFeNiCu)_1-x其中，M为Si 或Co，x为0.1~0.2。

制备上述内生型高熵合金基复合材料的方法，包括以下步骤：

第一步、按目标复合材料组成称取高纯的Al、M、Ni、Ti、Cu、Fe金属颗粒，并对金属颗粒表面进行预处理，去除表面氧化层；

第二步、制备增强体试块：按照目标复合材料组成称取高纯的Ti粉、C粉、Fe粉经球磨混合后干燥，在一定压力下制备增强体试块；