[发明专利]一种高熵合金浸银复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种高熵合金浸银复合材料及其制备方法和应用，涉及高熵合金材料技术领域。本发明提供的制备方法包括以下步骤：(1)在真空条件下，将AlCoCrFeNi高熵合金球形粉末进行烧结后，得到高熵合金材料；(2)将所述高熵合金材料和银基复合粉末真空封装后，进行烧结，得到高熵合金浸银复合材料。本发明通过将银基复合材料浸入AlCoCrFeNi高熵合金内部后，将高熵合金具有的高强度和高耐磨性特性与银基复合材料具有的低摩擦系数特性相结合，同时提高高熵合金浸银复合材料的抗高温氧化性能，使其作为动密封材料的应用温度可达600℃，解决现有400～600℃动密封材料寿命短，可靠性差的技术缺陷。

技术领域

本发明涉及高熵合金材料技术领域，尤其涉及一种高熵合金浸银复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

国内高温动密封材料主要有铜合金、石墨以及高温合金三大类。其中，铜合金密封环主要有巴氏合金密封环、锡青铜密封环、铍青铜密封环等，最高使用温度为350℃。超过350℃铜合金机械强度迅速下降，表面氧化现象加剧。石墨密封材料有柔性石墨、纯石墨烧结、石墨浸渍树脂、石墨浸渍金属等多种类型，石墨类密封环的最高使用温度为500℃，石墨本身具有极低的摩擦系数，作为动密封材料具有天然优势，石墨密封环广泛应用于高温动密封，但石墨在450℃开始发生氧化反应，超过500℃石墨晶体结构遭到破坏，在摩擦作用下迅速消耗。高温合金密封环主要是以Ni、Co、Cr、Fe等金属元素为主的合金，在高温下具有良好的润滑性能和耐磨性。按照成分不同，使用温度分别为750℃，1200℃和1500℃，在高温空气环境中耐腐蚀性能良好，机械强度远高于石墨密封环，常用于发动机热端高温动密封，这类材料主要用于750℃以上高温密封，但在600℃左右摩擦系数较高，硬度较高，易磨损对偶，造成密封失效。

目前国内600℃动密封材料仍然采用石墨密封材料，寿命短，可靠性差，需经常更换，即耽误生产进度也提高了经济成本。因此，急需研发新型材料替代石墨密封环实现运动机构在400～600℃温度范围的长期可靠密封。

发明内容

鉴于此，本发明目的在于提供一种高熵合金浸银复合材料及其制备方法和应用。本发明制得的高熵合金浸银复合材料具有力学性能好、摩擦系数低、耐磨性和密封性能好的特点，可解决现有400～600℃动密封材料寿命短，可靠性差的技术缺陷。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种高熵合金浸银复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)在真空条件下，将AlCoCrFeNi高熵合金球形粉末进行烧结后，得到高熵合金材料；所述AlCoCrFeNi高熵合金球形粉末的粒径为30～200μm；

(2)将所述高熵合金材料和银基复合粉末真空封装后，进行烧结，得到高熵合金浸银复合材料；

所述银基复合粉末由包括以下质量份数的组分制备得到：

Ag粉80～90份、BN粉5～15份、SiO₂粉0.5～5份、CaF₂粉0～5份、BaF₂粉0～5份和ZnO粉0～1份。

优选地，所述AlCoCrFeNi高熵合金球形粉末由粒径分级得到。

优选地，所述步骤(1)中烧结的压力为10～30MPa，真空度≤1×10^-2Pa。

优选地，所述步骤(1)中烧结依次包括第一烧结和第二烧结；

所述第一烧结的温度为700～900℃，保温时间为5～20min，升温至所述第一烧结温度的升温速率为15～30℃/min；

所述第二烧结的温度为800～1000℃，保温时间为20～40min，升温至所述第二烧结温度的升温速率为5～15℃/min；所述第一烧结的温度小于第二烧结的温度。