[发明专利]一种CoCrTiAlSi高熵合金粉末以及烧结材料

说明书

本发明涉及一种CoCrTiAlSi高熵合金粉末以及烧结材料，属于CoCrTiAlSi高熵合金粉末以及烧结材料。本发明的CoCrTiAlSi高熵合金粉末通过以下步骤制备得到：(1)采用金属元素粉熔炼制备CoCrTiAlSi母合金；(2)在雾化设备中将所述母合金熔化并形成金属液流；(3)金属液流被气雾化喷嘴产生的雾化介质气流破碎成细小的金属液滴，冷却后得到球形的高熵合金粉末。采用气雾化方法制备的高熵合金粉末粒径分布合理，球形度好，而且成分分布均匀，并且通过控制粉末氮含量，制备的烧结材料具有优异的耐磨性。

技术领域

本发明涉及CoCrTiAlSi高熵合金粉末以及烧结材料，更具体地说，本发明涉及一种CoCrTiAlSi高熵合金粉末以及烧结材料。

背景技术

随着超硬工具行业的发展，对工具性能的要求也不断提高，在20世纪90年代，比利时优美科公司Umicore公司首先提出了在超硬工具(金刚石工具)中使用超细预合金粉末的概念，预合金粉末是一种由两种或两种以上元素组成的，在粉末的制造过程中发生合金化，并且所有的颗粒保持与标称含量一致的组分的金属粉末。预合金粉末具有元素分布均匀、硬度高、烧结温度低的优点，但在实际应用于超硬工具的预合金粉末的种类受限，常用的预合金粉末为以Al、Ti或Fe为主要成分的Al系、Ti系或Fe系预合金粉末，例如常用的有Fe-Co-Al或Al-Fe-Sn-Ti预合金粉末等。在上述以Al、Fe或Ti为主的预合金粉末中，通过添加合金化元素成分来调整和改变其性能，合金中出现复杂的金属间化合物的概率也越高，从而可能使得脆性增加，并导致硬度和塑性降低。对于超硬工具而言，其中的硬质颗粒成分，通常是孕镶在胎体材料中，工作时需要将胎体材料磨损消耗才能够使得硬质颗粒相凸出，作为微切削刃来工作，因而如何根据切削对象、切割性能要求来选择合适的胎体材料，既能够以适宜的速度磨损，又能够使得工具保持足够的自锐性，满足超硬工具胎体材料的多样化和个性化的性能要求。

高熵合金(HEA)自1995年被Yeh J W等提出以来[Yeh J W等，Nanostructuredhigh-entropy alloys with multiple principal elements：novel alloy designconcepts and outcomes[J].Advanced Engineering Materials，6(5)：299-303，2004.]由于性能优异而被人们广泛研究。多种主元组成的HEA因具有高熵效应、晶格畸变效应、迟缓扩散效应和鸡尾酒效应等一系列特性，使其具有优异的物理、化学及力学性能，如高强度、高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性、高的低温韧性等，因此可以解决硬质合金硬度高而韧性不足，或者即使满足了高硬度与高韧性的问题，又不能实现高温下的抗氧化或耐腐蚀等问题[Yeh J W High-entropy alloys：a critical review[J].Materials Research Letters，2：3，107-123，2014.]。本课题希望能提供一种能够应用于超硬工具且耐磨性能优异，尤其上高温耐磨性能优异的高熵合金粉末以及烧结材料材料。

发明内容

为了实现上述目标，本发明提供一种CoCrTiAlSi高熵合金粉末以及烧结材料。

一种CoCrTiAlSi高熵合金粉末的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用金属元素粉熔炼制备CoCrTiAlSi母合金；

(2)在雾化设备中将所述母合金熔化并形成金属液流；

(3)所述金属液流被气雾化喷嘴产生的雾化介质气流破碎成细小的金属液滴，冷却后得到球形的高熵合金粉末。

其中，所述雾化介质气流的压力为1.5～5.0MPa，并且所述雾化介质气流为氩气与氮气的混合气体，并且氮气占混合气体的体积比为0.5～20.0v％。

其中，所述CoCrTiAlSi母合金中，Co∶Cr∶Ti∶Al∶Si的摩尔比为0.8～1.2∶0.8～1.2∶1.8～2.0∶0.8～1.2∶0.8～1.2。