CN110423930A - 一种超细晶高熵金属陶瓷复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种超细晶高熵金属陶瓷复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110423930A CN110423930A CN201910775800.3A CN201910775800A CN110423930A CN 110423930 A CN110423930 A CN 110423930A CN 201910775800 A CN201910775800 A CN 201910775800A CN 110423930 A CN110423930 A CN 110423930A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- entropy
- carbide
- ceramic
- ultra
- fine grained
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 69
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 36
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 36
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000000713 high-energy ball milling Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 11
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- QIJNJJZPYXGIQM-UHFFFAOYSA-N 1lambda4,2lambda4-dimolybdacyclopropa-1,2,3-triene Chemical compound [Mo]=C=[Mo] QIJNJJZPYXGIQM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910039444 MoC Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910026551 ZrC Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N [C].[Zr] Chemical compound [C].[Zr] OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 8
- NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N methylidynetantalum Chemical compound [Ta]#C NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910003468 tantalcarbide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000000320 mechanical mixture Substances 0.000 claims abstract 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 32
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 21
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 14
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 claims description 9
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 238000004886 process control Methods 0.000 claims description 5
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 abstract description 4
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 10
- 239000011195 cermet Substances 0.000 description 9
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 230000003026 anti-oxygenic effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000003701 mechanical milling Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/105—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
- C22C1/051—Making hard metals based on borides, carbides, nitrides, oxides or silicides; Preparation of the powder mixture used as the starting material therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
- C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
- C22C29/06—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
- C22C29/067—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds comprising a particular metallic binder
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/105—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
- B22F2003/1051—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding by electric discharge
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
- B22F2009/042—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling using a particular milling fluid
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
- B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明公开了一种超细晶高熵金属陶瓷复合材料及其制备方法，所述复合材料以(MoTiWTaZr)C高熵陶瓷为硬质相，FeCoCrNiAl高熵合金为金属粘结相制成；其具体是将碳化钼、碳化钛、碳化钨、碳化钽、碳化锆五种碳化物粉末经高能球磨形成高熵陶瓷粉末，将铁、钴、铬、镍、铝五种金属粉末经高能球磨形成单相固溶体高熵合金粉末，然后将高熵陶瓷粉末和高熵合金粉末进行机械混合，再经放电等离子烧结，得到所述超细晶高熵金属陶瓷复合材料，所得复合材料的综合性能得到明显提高。
Description
技术领域
本发明属于金属陶瓷复合材料制备领域，具体涉及一种超细晶高熵金属陶瓷复合材料及其制备方法。
背景技术
高熵陶瓷是源于高熵合金的设计理念，是采用熵稳定理念制备的材料，多主元高熵材料一般含有5种或5种以上元素热力学混乱分布在材料体系中。多主元设计带来的固溶强化机制能显著提升材料的力学性能。然而，目前国内外关于高熵陶瓷材料的报道较少，而且材料的强韧性和高温性能不高。提高高熵陶瓷材料的强韧性及高温性能，对于其能否得到广泛的应用至关重要。
目前提高陶瓷材料强韧性的方法大都是采用合适的金属粘结相，制成金属陶瓷材料，即以难熔金属硬质化合物为基，以金属为粘结剂，采用粉末冶金方法制备高硬度、高耐磨材料。所得材料既具备了金属的韧性又兼具了陶瓷的高强度，使其应用范围大大扩展。目前，金属陶瓷材料中常用的粘结相主要有铁、钴、镍等。但是，近年来国外学者研究发现钴存在一定辐射，长时间的使用会对人类的身体健康产生一定得危害，而且钴作为国家战略性资源，价格昂贵；而铁、镍粘结相与陶瓷相润湿性相对较低，制备出的金属陶瓷综合性能不是很好。所以选择合适的金属粘结相对提高金属陶瓷的综合性能至关重要。
2004年叶均蔚教授打破了传统合金的设计理念，提出了多主元高熵合金。相比传统合金，高熵合金所具备的多主元效应，如热力学方面的高熵效应、动力学方面的缓慢扩散效应、结构方面的晶格畸变效应、性能方面的鸡尾酒效应，促使其形成单一的固溶体结构，进而表现出优异的性能，如高强度、高塑性、高耐磨性、优异的抗氧化性能等，成为目前科学研究中一大热点。鉴于此，本发明以高熵合金粉末作为粘结剂制备高熵金属陶瓷复合材料，以期实现高熵陶瓷和高熵合金优异性能的联合，制备出具有优异综合性能的金属陶瓷复合材料。
发明内容
为了克服单元陶瓷化合物和现有金属粘结相的不足和缺陷，本发明提供了一种以高熵陶瓷为硬质相，具备单一固溶体结构的高熵合金粉末为金属粘结相，经放电等离子烧结制备的具有超细晶的高熵金属陶瓷复合材料。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种超细晶高熵金属陶瓷复合材料，其是以高熵陶瓷为硬质相，高熵合金为金属粘结相制成；所述高熵陶瓷由碳化钼、碳化钛、碳化钨、碳化钽、碳化锆五种碳化物以等摩尔比构成，所述高熵合金由铁、钴、铬、镍、铝五种金属元素以等摩尔比构成。
所述复合材料中高熵陶瓷的质量分数为88~94%，高熵合金的质量分数为6~12%，两者质量分数之和为100%。
所述超细晶高熵金属陶瓷复合材料的制备方法包括以下步骤：
（1）按比例称取碳化钼、碳化钛、碳化钨、碳化钽、碳化锆五种碳化物粉末，将其装入球磨罐中，并装入硬质合金磨球，在氩气气氛中经高能球磨形成高熵陶瓷粉末；按比例称取铁、钴、铬、镍、铝五种金属单质粉末，将其装入球磨罐中，并装入不锈钢磨球，然后加入粉末总质量0.5%~0.7%的正庚烷作为过程控制剂，以减少粉末在球磨过程中发生冷焊现象，在氩气气氛中经高能球磨形成高熵合金粉末；
（2）将步骤（1）所得高熵陶瓷粉末与高熵合金粉末装入球磨罐，在氩气气氛中机械混合，得到高熵金属陶瓷复合粉末，真空保存；
（3）采用放电等离子烧结的方式将所得高熵金属陶瓷复合粉末烧结为块体，即得到所述超细晶高熵金属陶瓷复合材料。
所用碳化物粉末的粒度为5~10μm，纯度≥99.5%；所用金属单质粉末的粒度为10~50μm，纯度≥99.5%。
步骤（1）高能球磨时，球料的质量比为15:1，球磨机的转速为250rpm。具体地，碳化物粉末每球磨30min，停止5分钟冷却，球磨总时间20h；金属单质粉末球磨300min后，在充满氩气的手套箱内加入过程控制剂正庚烷，再继续进行球磨，球磨总时间30h。
步骤（2）混料时，球料的质量比为10:1，球磨机的转速为100rpm，混料时间为30h。
所述放电等离子烧结的工艺参数为：真空度10-2~10-3 Pa，烧结温度为1250~1450℃，升温速率为100℃/min，保温时间为30min，烧结压力为30~45MPa。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）本发明采用高能球磨制备出的高熵陶瓷粉末粒径均匀，大大提高了烧结性能，从而可以使材料获得较好的力学性能。
（2）本发明采用FeCoCrNiAl高熵合金粉末作为粘结剂，该高熵合金具有良好的塑性、抗高温氧化性和耐磨性，可以使材料在获得较高韧性的同时，具有更好的高温性能和耐磨性能，并可降低生产成本，扩展材料的应用范围。
（3）本发明超细晶高熵金属陶瓷复合材料，以高熵陶瓷为硬质相，以高熵合金为金属粘结相，利用高熵材料自身独特的性能提高复合材料的室温及高温性能。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的高熵金属陶瓷复合材料的断口SEM图。
图2是本发明实施例1制备的高熵金属陶瓷复合材料的粒径分布图（利用Image J软件在断口SEM图中统计200个晶粒得出）。
图3是本发明实施例1制备的高熵金属陶瓷复合材料的表面SEM图。
图4是本发明实施例1制备的高熵金属陶瓷复合材料在不同温度烧结后的硬度。
具体实施方式
以下各案例所述用于制备相应的高熵金属陶瓷复合材料为最优选而已，并不用于限制本发明。相关技术人员依然可以根据前述方案做相应修改。或者对其中部分技术特征做等同替换。凡在本发明精神和原则之内做的任何修改，等同替换和改进等。均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例1
一种超细晶高熵金属陶瓷复合材料，以94wt.% (MoTiWTaZr)C高熵陶瓷为硬质相，6wt.% FeCoCrNiAl高熵合金为金属粘结相构成。
其具体制备工艺为：分别称量碳化钼、碳化钛、碳化钨、碳化钽、碳化锆五种碳化物粉末及铁、钴、铬、镍、铝五种金属单质粉末（纯度均≥99.5%），每种碳化物粉末或金属单质粉末的摩尔量相等；将碳化物粉末装入球磨罐中，按球料比15:1装入硬质合金磨球，在氩气气氛中进行高能球磨（球磨转速为250rpm；每球磨30min，停止5分钟冷却，球磨总时间为20h），制备出高熵陶瓷粉末；将金属单质粉末装入球磨罐中，按球料比15:1装入不锈钢磨球，在氩气气氛中进行球磨，球磨300min后加入粉末重量0.5%~0.7%的正庚烷过程控制剂（球磨转速为250rpm；球磨总时间为30h），制备出高熵合金粉末；然后将高熵陶瓷粉末和高熵合金粉末按比例装入球磨罐，按球料比10:1装入磨球，在氩气气氛中100rpm混合30h；然后采用放电等离子的方式将混合粉末进行高温烧结，烧结温度为1250~1450℃，升温速率为100℃/min，保温时间为30min。烧结压力为30~45MPa，制备出纳米超细晶的高熵金属陶瓷复合材料。
实施例2
一种超细晶高熵金属陶瓷复合材料，以92wt.% (MoTiWTaZr)C高熵陶瓷为硬质相，8wt.% FeCoCrNiAl高熵合金为金属粘结相构成。
其具体制备工艺为：分别称量碳化钼、碳化钛、碳化钨、碳化钽、碳化锆五种碳化物粉末及铁、钴、铬、镍、铝五种金属单质粉末（纯度均≥99.5%），每种碳化物粉末或金属单质粉末的摩尔量相等；将碳化物粉末装入球磨罐中，按球料比15:1装入硬质合金磨球，在氩气气氛中进行高能球磨（球磨转速为250rpm；每球磨30min，停止5分钟冷却，球磨总时间为20h），制备出高熵陶瓷粉末；将金属单质粉末装入球磨罐中，按球料比15:1装入不锈钢磨球，在氩气气氛中进行球磨，球磨300min后加入粉末重量0.5%~0.7%的正庚烷过程控制剂（球磨转速为250rpm；球磨总时间为30h），制备出高熵合金粉末；然后将高熵陶瓷粉末和高熵合金粉末按比例装入球磨罐，按球料比10:1装入磨球，在氩气气氛中100rpm混合30h；然后采用放电等离子的方式将混合粉末进行高温烧结，烧结温度为1250~1450℃，升温速率为100℃/min，保温时间为30min。烧结压力为30~45MPa，制备出纳米超细晶的高熵金属陶瓷复合材料。
实施例3
一种超细晶高熵金属陶瓷复合材料，以90wt.%, (MoTiWTaZr)C高熵陶瓷为硬质相，10wt.% FeCoCrNiAl高熵合金为金属粘结相构成。
其具体制备工艺为：分别称量碳化钼、碳化钛、碳化钨、碳化钽、碳化锆五种碳化物粉末及铁、钴、铬、镍、铝五种金属单质粉末（纯度均≥99.5%），每种碳化物粉末或金属单质粉末的摩尔量相等；将碳化物粉末装入球磨罐中，按球料比15:1装入硬质合金磨球，在氩气气氛中进行高能球磨（球磨转速为250rpm；每球磨30min，停止5分钟冷却，球磨总时间为20h），制备出高熵陶瓷粉末；将金属单质粉末装入球磨罐中，按球料比15:1装入不锈钢磨球，在氩气气氛中进行球磨，球磨300min后加入粉末重量0.5%~0.7%的正庚烷过程控制剂（球磨转速为250rpm；球磨总时间为30h），制备出高熵合金粉末；然后将高熵陶瓷粉末和高熵合金粉末按比例装入球磨罐，按球料比10:1装入磨球，在氩气气氛中100rpm混合30h；然后采用放电等离子的方式将混合粉末进行高温烧结，烧结温度为1250~1450℃，升温速率为100℃/min，保温时间为30min。烧结压力为30~45MPa，制备出纳米超细晶的高熵金属陶瓷复合材料。
以上案例中的材料成分还可以为：高熵陶瓷88wt.%，高熵合金12wt.%。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (8)
1.一种超细晶高熵金属陶瓷复合材料，其特征在于，所述复合材料以高熵陶瓷为硬质相，高熵合金为金属粘结相制成；
所述高熵陶瓷由碳化钼、碳化钛、碳化钨、碳化钽、碳化锆五种碳化物以等摩尔比构成，所述高熵合金由铁、钴、铬、镍、铝五种金属元素以等摩尔比构成。
2.如权利要求1所述的超细晶高熵金属陶瓷复合材料，其特征在于，所述复合材料中高熵陶瓷的质量分数为88~94%，高熵合金的质量分数为6~12%，两者质量分数之和为100%。
3.一种如权利要求1所述的超细晶高熵金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按比例称取碳化钼、碳化钛、碳化钨、碳化钽、碳化锆五种碳化物粉末，将其经高能球磨形成高熵陶瓷粉末；按比例称取铁、钴、铬、镍、铝五种金属单质粉末，将其经高能球磨形成高熵合金粉末；
（2）将步骤（1）所得高熵陶瓷粉末与高熵合金粉末机械混合，得到高熵金属陶瓷复合粉末；
（3）对所得高熵金属陶瓷复合粉末进行放电等离子烧结，即得到所述超细晶高熵金属陶瓷复合材料。
4.如权利要求3所述的超细晶高熵金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，所用碳化物粉末的粒度为5~10μm，纯度≥99.5%；所用金属单质粉末的粒度为10~50μm，纯度≥99.5%。
5.如权利要求3所述的超细晶高熵金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，整个球磨过程在氩气气氛中进行。
6.如权利要求3所述的超细晶高熵金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，金属单质粉末的高能球磨过程中，需加入粉末总质量0.5%~0.7%的正庚烷作为过程控制剂。
7.如权利要求3所述的超细晶高熵金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，高能球磨时，球料的质量比为15:1，球磨机的转速为250rpm，球磨总时间为20~30h。
8. 如权利要求3所述的超细晶高熵金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，所述放电等离子烧结的工艺参数为：真空度10-2~10-3 Pa，烧结温度为1250~1450℃，升温速率为100℃/min，保温时间为30min，烧结压力为30~45MPa。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910775800.3A CN110423930A (zh) | 2019-08-21 | 2019-08-21 | 一种超细晶高熵金属陶瓷复合材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910775800.3A CN110423930A (zh) | 2019-08-21 | 2019-08-21 | 一种超细晶高熵金属陶瓷复合材料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110423930A true CN110423930A (zh) | 2019-11-08 |
Family
ID=68417162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910775800.3A Pending CN110423930A (zh) | 2019-08-21 | 2019-08-21 | 一种超细晶高熵金属陶瓷复合材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110423930A (zh) |
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110484796A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-11-22 | 吉林大学 | 一种过渡金属碳化物高熵陶瓷颗粒及其制备方法 |
| CN110776323A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-02-11 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种高纯度超细高熵陶瓷粉末及其制备方法 |
| CN111039677A (zh) * | 2020-01-07 | 2020-04-21 | 四川大学 | 一种单相结构多组元高熵过渡金属碳化物陶瓷的制备方法 |
| CN111218602A (zh) * | 2020-01-09 | 2020-06-02 | 广东省焊接技术研究所（广东省中乌研究院） | 高熵合金、其制备方法、其应用和搅拌摩擦焊的搅拌工具 |
| CN111270190A (zh) * | 2020-03-15 | 2020-06-12 | 河北工业大学 | 高熵陶瓷-氧化铝复合涂层的制备方法 |
| CN111961940A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-11-20 | 四川轻化工大学 | 一种含有高熵陶瓷相的wc基硬质合金及其制备方法 |
| CN112813327A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-18 | 成都美奢锐新材料有限公司 | 一种油性环境耐磨件用高熵合金基复合材料及其制备方法 |
| CN113185295A (zh) * | 2021-06-04 | 2021-07-30 | 合肥工业大学 | 一种制备max相高熵陶瓷材料的方法 |
| CN113265573A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-08-17 | 四川大学 | 一种高强韧性高熵合金陶瓷及其制备方法 |
| CN113549801A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-10-26 | 湘潭大学 | 一种第二相强化高熵粘结剂硬质合金及其制备方法 |
| CN114574789A (zh) * | 2022-03-14 | 2022-06-03 | 宁波杭州湾新材料研究院 | 碳化硅纤维及中高熵陶瓷增强金属基复合材料及制备方法 |
| CN114606407A (zh) * | 2022-02-28 | 2022-06-10 | 武汉理工大学 | 一种高熵陶瓷-高熵合金梯度材料及其制备方法 |
| CN114959406A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-08-30 | 长沙理工大学 | 一种振荡压力烧结超高温中熵陶瓷增强难熔细晶中熵合金复合材料 |
| CN115029601A (zh) * | 2022-07-20 | 2022-09-09 | 上海海事大学 | 一种高熵合金/硬质陶瓷协同强化复合涂层及其制备方法 |
| WO2022204556A1 (en) * | 2021-03-26 | 2022-09-29 | Nutech Ventures | High-entropy metal/ceramic composite materials for harsh environments |
| CN115595463A (zh) * | 2022-10-26 | 2023-01-13 | 山东大学（Cn） | 一种高熵硬质合金刀具材料及其制备方法与应用 |
| CN115650236A (zh) * | 2022-12-13 | 2023-01-31 | 淄博高新技术产业开发区Mems研究院 | 一种碳化钛-碳化钽固溶体、制备方法及其用途 |
| CN115925423A (zh) * | 2022-11-21 | 2023-04-07 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种高性能单相自润滑高熵陶瓷材料及其制备方法 |
| CN116178027A (zh) * | 2022-11-23 | 2023-05-30 | 广东工业大学 | 一种高硬度、高韧性和强抗氧化性的高熵硼化物基陶瓷及其制备方法和应用 |
| CN116516337A (zh) * | 2023-04-18 | 2023-08-01 | 哈尔滨工业大学 | 一种屏蔽高能电子与高能质子的高熵碳化物防护涂层及其制备方法 |
| CN118186243A (zh) * | 2024-03-13 | 2024-06-14 | 中南大学 | 一种提升高熵硬质合金断裂韧性的方法及高熵硬质合金 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1827817A (zh) * | 2006-04-14 | 2006-09-06 | 韶关学院 | 高熵合金粘结剂与复合碳化物烧结的硬质合金及其制作方法 |
| US20170314097A1 (en) * | 2016-05-02 | 2017-11-02 | Korea Advanced Institute Of Science And Technology | High-strength and ultra heat-resistant high entropy alloy (hea) matrix composites and method of preparing the same |
| CN108439986A (zh) * | 2018-05-09 | 2018-08-24 | 西北工业大学 | (HfTaZrTiNb)C高熵陶瓷粉体及高熵陶瓷粉体和高熵陶瓷块体的制备方法 |
| CN109161774A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-01-08 | 西安工业大学 | 由高熵合金作为粘结剂的硬质碳化钨合金及其制备方法 |
| CN109371307A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-02-22 | 福建工程学院 | 一种以高熵合金粉末为粘结剂的wc基硬质合金的制备方法 |
-
2019
- 2019-08-21 CN CN201910775800.3A patent/CN110423930A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1827817A (zh) * | 2006-04-14 | 2006-09-06 | 韶关学院 | 高熵合金粘结剂与复合碳化物烧结的硬质合金及其制作方法 |
| US20170314097A1 (en) * | 2016-05-02 | 2017-11-02 | Korea Advanced Institute Of Science And Technology | High-strength and ultra heat-resistant high entropy alloy (hea) matrix composites and method of preparing the same |
| CN108439986A (zh) * | 2018-05-09 | 2018-08-24 | 西北工业大学 | (HfTaZrTiNb)C高熵陶瓷粉体及高熵陶瓷粉体和高熵陶瓷块体的制备方法 |
| CN109161774A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-01-08 | 西安工业大学 | 由高熵合金作为粘结剂的硬质碳化钨合金及其制备方法 |
| CN109371307A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-02-22 | 福建工程学院 | 一种以高熵合金粉末为粘结剂的wc基硬质合金的制备方法 |
Cited By (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110484796B (zh) * | 2019-09-20 | 2020-11-10 | 吉林大学 | 一种过渡金属碳化物高熵陶瓷颗粒及其制备方法 |
| CN110484796A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-11-22 | 吉林大学 | 一种过渡金属碳化物高熵陶瓷颗粒及其制备方法 |
| CN110776323A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-02-11 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种高纯度超细高熵陶瓷粉末及其制备方法 |
| CN111039677A (zh) * | 2020-01-07 | 2020-04-21 | 四川大学 | 一种单相结构多组元高熵过渡金属碳化物陶瓷的制备方法 |
| CN111218602A (zh) * | 2020-01-09 | 2020-06-02 | 广东省焊接技术研究所（广东省中乌研究院） | 高熵合金、其制备方法、其应用和搅拌摩擦焊的搅拌工具 |
| CN111218602B (zh) * | 2020-01-09 | 2021-03-05 | 广东省科学院中乌焊接研究所 | 高熵合金、其制备方法、其应用和搅拌摩擦焊的搅拌工具 |
| CN111270190A (zh) * | 2020-03-15 | 2020-06-12 | 河北工业大学 | 高熵陶瓷-氧化铝复合涂层的制备方法 |
| CN111270190B (zh) * | 2020-03-15 | 2022-04-01 | 河北工业大学 | 高熵陶瓷-氧化铝复合涂层的制备方法 |
| CN111961940B (zh) * | 2020-08-20 | 2021-09-21 | 四川轻化工大学 | 一种含有高熵陶瓷相的wc基硬质合金及其制备方法 |
| CN111961940A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-11-20 | 四川轻化工大学 | 一种含有高熵陶瓷相的wc基硬质合金及其制备方法 |
| CN112813327A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-18 | 成都美奢锐新材料有限公司 | 一种油性环境耐磨件用高熵合金基复合材料及其制备方法 |
| CN112813327B (zh) * | 2020-12-30 | 2022-01-25 | 成都美奢锐新材料有限公司 | 一种油性环境耐磨件用高熵合金基复合材料及其制备方法 |
| WO2022204556A1 (en) * | 2021-03-26 | 2022-09-29 | Nutech Ventures | High-entropy metal/ceramic composite materials for harsh environments |
| CN113265573A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-08-17 | 四川大学 | 一种高强韧性高熵合金陶瓷及其制备方法 |
| CN113185295A (zh) * | 2021-06-04 | 2021-07-30 | 合肥工业大学 | 一种制备max相高熵陶瓷材料的方法 |
| CN113549801A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-10-26 | 湘潭大学 | 一种第二相强化高熵粘结剂硬质合金及其制备方法 |
| CN114606407A (zh) * | 2022-02-28 | 2022-06-10 | 武汉理工大学 | 一种高熵陶瓷-高熵合金梯度材料及其制备方法 |
| CN114574789A (zh) * | 2022-03-14 | 2022-06-03 | 宁波杭州湾新材料研究院 | 碳化硅纤维及中高熵陶瓷增强金属基复合材料及制备方法 |
| CN114574789B (zh) * | 2022-03-14 | 2023-02-24 | 宁波杭州湾新材料研究院 | 碳化硅纤维及中高熵陶瓷增强金属基复合材料及制备方法 |
| CN114959406A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-08-30 | 长沙理工大学 | 一种振荡压力烧结超高温中熵陶瓷增强难熔细晶中熵合金复合材料 |
| CN115029601A (zh) * | 2022-07-20 | 2022-09-09 | 上海海事大学 | 一种高熵合金/硬质陶瓷协同强化复合涂层及其制备方法 |
| CN115029601B (zh) * | 2022-07-20 | 2023-12-19 | 上海海事大学 | 一种高熵合金/硬质陶瓷协同强化复合涂层及其制备方法 |
| CN115595463A (zh) * | 2022-10-26 | 2023-01-13 | 山东大学（Cn） | 一种高熵硬质合金刀具材料及其制备方法与应用 |
| CN115925423A (zh) * | 2022-11-21 | 2023-04-07 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种高性能单相自润滑高熵陶瓷材料及其制备方法 |
| CN115925423B (zh) * | 2022-11-21 | 2023-07-18 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种高性能单相自润滑高熵陶瓷材料及其制备方法 |
| CN116178027A (zh) * | 2022-11-23 | 2023-05-30 | 广东工业大学 | 一种高硬度、高韧性和强抗氧化性的高熵硼化物基陶瓷及其制备方法和应用 |
| CN116178027B (zh) * | 2022-11-23 | 2024-04-19 | 广东工业大学 | 一种高硬度、高韧性和强抗氧化性的高熵硼化物基陶瓷及其制备方法和应用 |
| CN115650236A (zh) * | 2022-12-13 | 2023-01-31 | 淄博高新技术产业开发区Mems研究院 | 一种碳化钛-碳化钽固溶体、制备方法及其用途 |
| CN116516337A (zh) * | 2023-04-18 | 2023-08-01 | 哈尔滨工业大学 | 一种屏蔽高能电子与高能质子的高熵碳化物防护涂层及其制备方法 |
| CN116516337B (zh) * | 2023-04-18 | 2024-01-05 | 哈尔滨工业大学 | 一种屏蔽高能电子与高能质子的高熵碳化物防护涂层及其制备方法 |
| CN118186243A (zh) * | 2024-03-13 | 2024-06-14 | 中南大学 | 一种提升高熵硬质合金断裂韧性的方法及高熵硬质合金 |
| CN118186243B (zh) * | 2024-03-13 | 2024-09-13 | 中南大学 | 一种提升高熵硬质合金断裂韧性的方法及高熵硬质合金 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110423930A (zh) | 一种超细晶高熵金属陶瓷复合材料及其制备方法 | |
| CN106048374B (zh) | 一种难熔高熵合金/碳化钛复合材料及其制备方法 | |
| CN104862510B (zh) | 一种高熵合金颗粒增强铝基复合材料及其制备方法 | |
| CN109371307A (zh) | 一种以高熵合金粉末为粘结剂的wc基硬质合金的制备方法 | |
| CN109161774A (zh) | 由高熵合金作为粘结剂的硬质碳化钨合金及其制备方法 | |
| CN109867525A (zh) | 一种高熵合金硼化物陶瓷及其制备方法和应用 | |
| CN108421985B (zh) | 一种制备氧化物弥散强化中熵合金的方法 | |
| CN106868377B (zh) | 高强度钼镍硼三元硼化物材料及其制作制备方法 | |
| CN105463222B (zh) | 一种原位自生TiC‑Ti5Si3颗粒增强钛基复合材料的制备方法 | |
| CN107739950A (zh) | 一种WC‑Co‑cBN复合硬质合金及其制备方法 | |
| JP5876490B2 (ja) | 焼結複合体を製造する方法 | |
| CN105734324A (zh) | 一种粉末冶金高熵合金基复合材料的制备方法 | |
| CN109338172A (zh) | 一种高熵合金增强的2024铝基复合材料及其制备方法 | |
| CN109504886A (zh) | 一种耐高温Ti(C,N)-TiB2-HEAs复合金属陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN110257684A (zh) | 一种FeCrCoMnNi高熵合金基复合材料的制备工艺 | |
| CN110408833A (zh) | 一种NbTaTiZr高熵合金及其粉末的制备方法 | |
| CN113549801A (zh) | 一种第二相强化高熵粘结剂硬质合金及其制备方法 | |
| CN105483487B (zh) | 一种含锆的碳化硼‑铝合金复合材料及其制备方法 | |
| CN105483488B (zh) | 微纳米碳化钨/钼/钽固溶复合粉末及其制备方法 | |
| CN110438384A (zh) | 一种铁镍基超细晶硬质合金及其制备方法 | |
| JPWO2013058338A1 (ja) | ニッケル基金属間化合物複合焼結材料およびその製造方法 | |
| CN102731071A (zh) | 一种铝钛硼和稀有金属协同增韧氧化铝的制备方法 | |
| CN109694971A (zh) | 一种粉末冶金钛铝基复合材料及其制备方法 | |
| CN110449580B (zh) | 一种粉末冶金高强韧性含硼高熵合金材料及其制备方法和应用 | |
| CN106399807A (zh) | 具有微纳尺度双晶粒组织的氧化物弥散强化钢制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191108 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |