一种氮化钛增强FeCoCrNiAl高熵合金的制备方法

本发明属于高熵合金基复合材料领域，尤其涉及一种氮化钛增强fecocrnial高熵合金的制备方法。

背景技术：

1、高熵合金一般由五种或五种以上等原子比或近等原子比的元素构成的合金体系，其中具有单一体心立方结构(bcc)的fecocrnial高熵合金具有高硬度、高耐磨性、良好的抗腐蚀性等特点，可用于制造对材料硬度、耐磨性等方面要求较高的模具、刀具、缸体等重要部件。

2、氮化钛是一种耐磨性极佳的无机非金属陶瓷，常以薄膜形式被制备覆盖在金属材料表面，从而提高关键部件的耐磨性。然而，氮化钛薄膜的制备工艺以真空溅射、真空沉积等方式制备，如cn112962058a公开了一种制备氮化钛薄膜及其磁控溅射靶材的方法；cn103540894a公开了氮化钛薄膜制备方法及系统，通过物理气相沉积法制备氮化钛薄膜，其工艺过程复杂、设备要求高、生产效率低。

3、因此，有待开发一种氮化钛增强型高熵合金材料的制备方法，旨在通过一种低成本、简单的材料制造方法，制备出突破fecocrnial高熵合金自身强度硬度的高性能金属基复合材料。

技术实现思路

1、基于上述技术问题，本发明提供了一种氮化钛增强fecocrnial高熵合金材料的制备方法，能够在保持fecocrnial高熵合金单一bcc结构的基础上，进一步使其强度、硬度得到有效提升。

2、本发明具体方案如下

3、本发明提供了一种氮化钛增强fecocrnial高熵合金的制备方法，包括，将fecocrnial高熵合金粉末与氮化钛粉末混合，在惰性气氛下烘干后，通过真空热压烧结得到；氮化钛粉末的加入量为fecocrnial高熵合金粉末重量的0.5～1.5wt.％。

4、优选地，真空热压烧结的真空度为1×10-3～3×10-3bar，烧结温度为1050～1200℃，保温时间为45～90min。

5、优选地，真空热压烧结具体包括，将fecocrnial高熵合金与氮化钛的混合粉末连同石墨模具一并放入烧结炉中，抽真空至真空度达到1×10-3bar；以5～10℃/min的速度加热至900℃恒温，加压至压力达到40～50mpa，继续以3～5℃/min的速度将温度升至1050-1200℃时，恒温恒压维持1h，卸载压力，并以3～5℃/min的速度降温至800℃后，炉冷至室温。

6、优选地，惰性气氛为氮气或氩气，在100～200℃烘干1～2h。

7、优选地，fecocrnial高熵合金中fe、co、cr、ni、al元素的原子比为0.8～1:0.8～1:0.8～1:0.8～1:0.8～1。

8、优选地，fecocrnial高熵合金粉末的粒径为200～800目。

9、优选地，氮化钛粉末的粒径为325～460目。

10、本发明有益效果为：

11、本发明以氮化钛作为增强材料，采用热压烧结工艺得到的fecocrnial基合金材料显微组织致密、无明显裂纹，高熵合金基体与氮化钛增强材料界面结合良好，经氮化钛增强后的fecocrnial高熵合金材料仍具有显著的bcc结构，其高熵效应得以有效保持，能够得到突破fecocrnial高熵合金自身强度、硬度的高性能金属基复合材料。

技术特征：

1.一种氮化钛增强fecocrnial高熵合金的制备方法，其特征在于，包括，将fecocrnial高熵合金粉末与氮化钛粉末混合，在惰性气氛下烘干后，通过真空热压烧结得到；氮化钛粉末的加入量为fecocrnial高熵合金粉末重量的0.5～1.5wt.％。

2.根据权利要求1所述氮化钛增强fecocrnial高熵合金的制备方法，其特征在于，真空热压烧结的真空度为1×10-3～3×10-3bar，烧结温度为1050～1200℃，保温时间为45～90min。

3.根据权利要求1或2所述氮化钛增强fecocrnial高熵合金的制备方法，其特征在于，真空热压烧结具体包括，将fecocrnial高熵合金与氮化钛的混合粉末连同石墨模具一并放入烧结炉中，抽真空至真空度达到1×10-3bar；以5～10℃/min的速度加热至900℃恒温，加压至压力达到40～50mpa，继续以3～5℃/min的速度将温度升至1050～1200℃时，恒温恒压维持1h，卸载压力，并以3～5℃/min的速度降温至800℃后，炉冷至室温。

4.根据权利要求1-3任一项所述氮化钛增强fecocrnial高熵合金的制备方法，其特征在于，惰性气氛为氮气或氩气，在100～200℃烘干1～2h。

5.根据权利要求1-4任一项所述的氮化钛增强fecocrnial高熵合金的制备方法，其特征在于，fecocrnial高熵合金中fe、co、cr、ni、al元素的原子比为0.8～1:0.8～1:0.8～1:0.8～1:0.8～1。

6.根据权利要求1-5任一项所述氮化钛增强fecocrnial高熵合金的制备方法，其特征在于，fecocrnial高熵合金粉末的粒径为200～800目。

7.根据权利要求1-6任一项所述氮化钛增强fecocrnial高熵合金的制备方法，其特征在于，氮化钛粉末的粒径为325～460目。

技术总结
本发明公开了一种氮化钛增强FeCoCrNiAl高熵合金的制备方法，包括，将FeCoCrNiAl高熵合金粉末与氮化钛粉末混合，在惰性气氛下烘干后，通过真空热压烧结得到；氮化钛粉末的加入量为FeCoCrNiAl高熵合金粉末重量的0.5～1.5wt.％。采用所述方法增强后的FeCoCrNiAl高熵合金材料仍具有显著的BCC结构，其高熵效应得以有效保持，从而得到突破FeCoCrNiAl高熵合金自身强度、硬度的高性能金属基复合材料。

技术研发人员：赵禹,张成林,王刚
受保护的技术使用者：安徽工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13