一种TiO颗粒增强CoCrCuFeNi高熵合金及其制备方法与流程

文档序号:11540439研发日期:2017年阅读:1141来源:国知局
技术简介:
本发明针对高熵合金导电性差、TiO稳定性不足的问题,创新性提出通过Tico中间体原位生成TiO颗粒的制备方法。在真空高温条件下,Tico分解生成TiO并释放CO气体,实现TiO颗粒在高熵合金基体中的均匀分布,显著提升材料导电性(降低20%电阻率)、导热性(提高25%)和硬度(提升30%),突破了传统高熵合金性能瓶颈,为军工等高端领域提供新型高性能材料。
关键词:TiO增强高熵合金,原位生成,真空高温合成

本发明涉及一种复合金属氧化粉体材料及其制备方法,特别是一种高导电复合金属氧化粉体材料及其制备方法。



背景技术:

高熵合金是2004年由中国台湾学者首先提出的一种材料的新概念,他是一种新型的合金材料的设计理念,其组元数大于5,每种组元的原子百分含量基本上相等,最终形成的材料具有极高的熵值。由于这种合金中金属元素种类多,原子排布的混乱度大,高熵效应必然促进了元素间的混合,使得合金相组成形成单一的晶体结构,如单一的体心立方或面心立方结构,或者二者的混合结构,抑制了脆性的金属间化合物的形成。这种金属结构表现出除了优异的力学性能,使其具有超高的抗拉强度和硬度,为这种材料在极端条件下的应用奠定了基础。

经历了十余年的研究与开发,高熵合金出现了多个系列,从最早的cocrcufeni系到后来的alcocrcufeni、ticocrcufeni、sicocrcufeni等,最近,出现了颗粒增强的高熵合金,如tic-cocrcufeni、tib-cocrcufeni等。虽然cocrcufeni系等高熵合金集众多优点于一身,但是其体积电阻率通常4×10-5-5×10-5ω﹒cm,即体积电阻率较大,导热系数40-50w/m.k,硬度400-500hv,即导电系数和硬度都还不够高,因此,现有高熵合金,各方面的性能还不够好,限制了其用途。

tio在结构材料应用方面的研究相对较少,它是一种带有丰富的原子的金属氧化物,由于大量空位的存在,使得这种材料具有很强的导电能力与导热能力,同时tio又具有高硬度的优点。虽然tio具有较多的优点,但是其化学性质稳定性差,在150℃左右即转化为三价的ti2o3,进而转化成tio2,所以在材料制备过程中极难通过直接掺杂tio颗粒的方式制备出tio颗粒增强的结构材料,因此,到目前为止还没有相关的报道出现。本发明通过特殊手段制备出了中间化合物--tico,利用原位内生反应在材料内部由tico直接生成tio颗粒,c则以co气体的形式排出,从而获得了tio颗粒增强cocrcufeni高熵合金。tio增强颗粒的产生,极大的提高了高熵合金的性能,扩大了应用范围。



技术实现要素:

本发明的目的,是提供一种tio颗粒增强cocrcufeni高熵合金及其制备方法。本发明制备的颗粒增强高熵合金,同cocrcufeni基体合金相比,极大的提高了高熵合金的性能,其电阻率降低了20%,导热系数提高了25%,硬度提升了30%,极大的提高了各方面的性能。具有广泛的用途,尤其是在军工领域。

本发明是这样实现的。

一种tio颗粒增强cocrcufeni高熵合金,它是以下述摩尔配比的原料制成,tico粉0.5-1.5份、co粉0.8-1.2份、cr粉0.8-1.2份、cu粉0.8-1.2份、fe粉0.8-1.2份和ni粉0.8-1.2份。

前述的tio颗粒增强cocrcufeni高熵合金,它是以下述摩尔配比的原料制成,tico粉1份、co粉1份、cr粉1份、cu粉1份、fe粉1份和ni粉1份。

一种前述的tio颗粒增强cocrcufeni高熵合金的制备方法,将tico粉、co粉、cr粉、cu粉、fe粉和ni粉,混合后,在温度为1000-2000℃条件下,真空度10pa以下,反应10-30min,即得。

前述的tio颗粒增强cocrcufeni高熵合金的制备方法,所述温度为1300-1700℃。

前述的tio颗粒增强cocrcufeni高熵合金的制备方法,所述温度为1400-1600℃。

前述的tio颗粒增强cocrcufeni高熵合金的制备方法,所述温度为1500℃。

前述的tio颗粒增强cocrcufeni高熵合金的制备方法,所述真空度为1-8pa;反应时间为15-25min。

前述的tio颗粒增强cocrcufeni高熵合金的制备方法,所述真空度为2-6pa;反应时间为20min。

前述的tio颗粒增强cocrcufeni高熵合金的制备方法,所述tico粉的粒径为1-100微米;co粉、cr粉、cu粉、fe粉和ni粉的粒径为1-100微米。

有益效果:

本发明颗粒增强的高熵合金具有更优的导电性能、导热性能和力学性能。申请人分别取实施例1制备的高熵合金、实施例2制备的高熵合金、实施例3制备的高熵合金、cocrcufeni高熵合金测试各材料的电阻率,热导率和硬度,每组测10次,测试结果取平均值,并记录测试结果,见表1。

表1性能测试结果

由表可知,按实施例1、2、3制备的高熵合金在力学性能、导热、导热等性能均优于cocrcufeni基体合金。

附图说明

图1是tio颗粒增强cocrcufeni高熵合金xrd图;

图2是tio颗粒增强cocrcufeni高熵合金扫描电镜图,其中放大区域中的等轴晶即为tio。

下面结合实施例对本发明作进一步的说明,但并不作为对本发明限制的依据。

实施例1.

原料配比:tico粉1kg、co粉1kg、cr粉1kg、cu粉1kg、fe粉1kg和ni粉1kg。

工艺:将tico粉、co粉、cr粉、cu粉、fe粉和ni粉,混合后,在温度为1450-1550℃条件下,真空度为10pa下,反应20min,即得,所制得的高熵合金xrd图谱见图1,金相图见图2,其中放大区域中的等轴晶即为tio。

实施例2.

原料配比:tico粉1.5kg、co粉1.2kg、cr粉1.2kg、cu粉1.2kg、fe粉1.2kg和ni粉1.2kg。

工艺:将tico粉、co粉、cr粉、cu粉、fe粉和ni粉,混合后,在温度为1300-1400℃条件下,真空度为1pa下,反应30min,即得。

实施例3.

原料配比:tico粉0.5kg、co粉0.8kg、cr粉0.8kg、cu粉0.8kg、fe粉0.8kg和ni粉0.8kg。

工艺:将tico粉、co粉、cr粉、cu粉、fe粉和ni粉,混合后,在温度为1700-2000℃条件下,真空度8pa下,反应10min,即得。

实施例4。

原料配比:原料配比:tico粉1kg、co粉1.1kg、cr粉1.1kg、cu粉1.1kg、fe粉1.1kg和ni粉1.1kg。

工艺:将tico粉、co粉、cr粉、cu粉、fe粉和ni粉,混合后,在温度为1800-1900℃条件下,真空度7pa下,反应15min,即得。

实施例5.

原料配比:tico粉0.5kg、co粉1kg、cr粉1kg、cu粉1kg、fe粉1kg和ni粉1kg。

工艺:将tico粉、co粉、cr粉、cu粉、fe粉和ni粉,混合后,在温度为1400-1500℃条件下,真空度7pa下,反应20min,即得。

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