氧控制富铝高熵合金复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及耐磨蚀防护，具体而言，涉及一种氧控制富铝高熵合金复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着工业技术的快速发展，对耐磨蚀部件的服役寿命及安全性的要求愈来愈高，目前，耐磨蚀部件一般应用高镍铬合金，一方面，现有的高镍铬合金耐磨蚀性能较差，部件因失效或寿命不足需要停机检修或更换，不但会导致工作效率降低，而且还可能会带来无法估量的安全事故；另一方面，现有的高镍铬合金成本较高，每年大量消耗会造成巨大的国民经济损失，因此，对于工程应用来说，如何获得物美价廉的耐磨蚀材料是业界一直以来追求的目标。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种氧控制富铝高熵合金复合材料及其制备方法，以缓解现有技术中的高镍铬合金存在的耐磨蚀性能差、成本高的技术问题。

2、本发明提供的氧控制富铝高熵合金复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

3、装料：将al粉、cr粉、fe粉和ni粉按摩尔比a：b：c：d进行称重后装入可充气球磨罐中，进行抽真空并充入惰性气体；其中，a的取值范围为1.5-3；b、c、d的取值范围为0.9-1.1；

4、首次球磨：将球磨罐放入球磨机中进行球磨，完成球磨后自然冷却3-7小时，优选为5小时；

5、二次球磨：再次开动球磨机并同时充氧气进行球磨，完成球磨后，待球磨罐自然冷却5-10小时；

6、烧结：打开球磨罐，取出复合粉体材料，并加压成坯，再放入等离子活化烧结炉中于1000-1500℃下进行真空压力烧结，并保温3-15分钟，最终得到氧控制富铝高熵合金复合材料。

7、优选地，作为一种可实施方式，a的取值为1.5，b、c、d的取值为1。

8、优选地，作为一种可实施方式，所述al粉、所述cr粉、所述fe粉和所述ni粉的纯度在99%以上，且平均粒度在200μm以下。

9、优选地，作为一种可实施方式，在所述烧结步骤中，加压成坯时所施加的压力为10-30mpa。

10、优选地，作为一种可实施方式，在所述二次球磨步骤中，氧气充入时长为0.5-3分钟，流量为0.5-2ml/分钟。

11、优选地，作为一种可实施方式，在所述二次球磨步骤中，充入的氧气的纯度在99.9%以上。

12、优选地，作为一种可实施方式，在所述首次球磨步骤中，球磨时长为2-15小时。

13、优选地，作为一种可实施方式，在所述烧结步骤中，得到氧控制富铝高熵合金复合材料后，将氧控制富铝高熵合金复合材料随炉自然冷却至室温。

14、优选地，作为一种可实施方式，在所述烧结步骤中，取出复合粉体材料后，将所述复合粉体材料盛入石墨坩埚。

15、与现有技术相比，本发明提供的氧控制富铝高熵合金复合材料的制备方法的有益效果在于：

16、本发明提供的氧控制富铝高熵合金复合材料的制备方法，制备工艺过程简单，制得的材料组织较致密，具有优良的耐磨蚀性能。本发明提供的制备方法制得的氧控制富铝高熵合金复合材料，为富氧控制自生al2o3增强高熵合金基复合材料，该复合材料界面结合良好，对提高耐磨耐蚀性能具有重要作用。与传统高镍铬合金相比，本发明制得的氧控制富铝高熵合金复合材料，物美价廉，耐磨蚀性能是inconel60合金的1倍以上，应用该材料的部件耐磨蚀性能较佳，寿命较长，且不易出现异常失效的情况，可降低停机检修或更换的频率，可提高工作效率和安全性；此外，本发明制得的氧控制富铝高熵合金复合材料，成本约为inconel60合金的80-85%，可减少国民经济损失。

17、本发明提供的氧控制富铝高熵合金复合材料，采用上述氧控制富铝高熵合金复合材料的制备方法制备得到。

18、与现有技术相比，本发明的氧控制富铝高熵合金复合材料的有益效果在于：

19、本发明提供的氧控制富铝高熵合金复合材料，物美价廉，耐磨蚀性能是inconel60合金的1倍以上，应用该材料的部件耐磨蚀性能较佳，寿命较长，且不易出现异常失效的情况，可降低停机检修或更换的频率，可提高工作效率和安全性；此外，本发明提供的氧控制富铝高熵合金复合材料成本较低。

技术特征：

1.一种氧控制富铝高熵合金复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的氧控制富铝高熵合金复合材料的制备方法，其特征在于，a的取值为1.5，b、c、d的取值为1。

3.根据权利要求1所述的氧控制富铝高熵合金复合材料的制备方法，其特征在于，所述al粉、所述cr粉、所述fe粉和所述ni粉的纯度在99%以上，且平均粒度在200μm以下。

4.根据权利要求1所述的氧控制富铝高熵合金复合材料的制备方法，其特征在于，在所述烧结步骤中，加压成坯时所施加的压力为10-30mpa。

5.根据权利要求1所述的氧控制富铝高熵合金复合材料的制备方法，其特征在于，在所述二次球磨步骤中，氧气充入时长为0.5-3分钟，流量为0.5-2ml/分钟。

6.根据权利要求1所述的氧控制富铝高熵合金复合材料的制备方法，其特征在于，在所述二次球磨步骤中，充入的氧气的纯度在99.9%以上。

7.根据权利要求1所述的氧控制富铝高熵合金复合材料的制备方法，其特征在于，在所述首次球磨步骤中，球磨时长为2-15小时。

8.根据权利要求1所述的氧控制富铝高熵合金复合材料的制备方法，其特征在于，在所述烧结步骤中，得到氧控制富铝高熵合金复合材料后，将氧控制富铝高熵合金复合材料随炉自然冷却至室温。

9.根据权利要求1所述的氧控制富铝高熵合金复合材料的制备方法，其特征在于，在所述烧结步骤中，取出复合粉体材料后，将所述复合粉体材料盛入石墨坩埚。

10.一种氧控制富铝高熵合金复合材料，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的氧控制富铝高熵合金复合材料的制备方法制备得到。

技术总结
本发明涉及耐磨蚀防护技术领域，具体而言，涉及一种氧控制富铝高熵合金复合材料及其制备方法。氧控制富铝高熵合金复合材料的制备方法包括：将Al粉、Cr粉、Fe粉和Ni粉按摩尔比a：b：c：d进行称重后装入可充气球磨罐中，进行抽真空并充入惰性气体；其中，a的取值范围为1.5‑3；b、c、d的取值范围为0.9‑1.1；进行球磨，完成球磨后自然冷却3‑7小时；再次开动球磨机并同时充氧气进行球磨，完成球磨后自然冷却5‑10小时；取出复合粉体材料，并加压成坯，再放入等离子活化烧结炉中于1000‑1500℃下进行真空压力烧结，并保温3‑15分钟，最终得到氧控制富铝高熵合金复合材料。本发明提供的氧控制富铝高熵合金复合材料及其制备方法，耐磨蚀性能较佳，且成本较低。

技术研发人员：常哲,刘国刚,曹凯,赵炎罡,袁文兵,陆遥,梁定,何海洋,林能云,陈朋涛,黎俊良,刘刚,张兰庆,李杰,许有海
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13