[发明专利]一种Mo纳米颗粒增强CoCrNi中熵合金复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种Mo纳米颗粒增强CoCrNi中熵合金复合材料及其制备方法，属于复合材料制备技术领域，该复合材料的复合粉末由基体CoCrNi中熵合金粉和包覆层Mo纳米颗粒组成，所述复合粉末由以下组分按重量百分比组成：CoCrNi中熵合金95～99wt％；Mo纳米颗粒1～5wt％。本发明Mo纳米颗粒增强CoCrNi中熵合金复合材料，致密度较高，力学性能优异，材料的抗拉强度和硬度得到显著提升，具有良好的细晶强化作用，保持了良好的韧性，充分发挥了纳米颗粒增强复合材料的性能优点。本发明制备方法的工艺简单，利用包覆法制备的复合粉末中，Mo纳米颗粒分布较为均匀，与传统的球磨和机械合金化相比，包覆后煅烧及还原的粉末没有氧化和污染，具有很大的优势。

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，涉及一种Mo纳米颗粒增强CoCrNi中熵合金复合材料及其制备方法。

背景技术

高熵合金和中熵合金是近些年来设计的新型的金属材料，相对于传统的合金体系，其独特的成分及相结构使得不同体系的合金具有不同的优良性能。比如较高的强度、硬度，良好的耐腐蚀、抗氧化和抗辐照性能等。相比于高熵合金来说，中熵合金具有更好的塑性和断裂韧性。大量的研究表明，高熵合金及中熵合金在硬质合金、高温合金、磁性材料、耐热和耐磨涂层、模具内衬方面均有潜在的用途。然而，FCC系单相中熵合金虽然塑韧性非常好，但较低的屈服强度、硬度和耐磨性限制了其在结构材料方面的应用，如何提高中熵合金的强度及耐磨性且不损失过多的韧性，一直是研究者追求的目标。

颗粒增强金属基复合材料具有较高的比强度和比刚度、耐磨性、成本低和制备工艺简单等特性，因而在航空航天、汽车等现代技术领域有着极其广阔的应用前景。以纳米颗粒作为增强相来弥补FCC系中熵合金强度不足是一种潜在可取的强化方式，利用增强相粒子在变形过程中阻碍位错运动的特点，复合材料很有可能突破FCC系中熵合金强度不足的问题，良好的细晶强化作用也不会对FCC系中熵合金的优良的塑韧性造成太大的损失。然而，目前引入增强相粒子主要是传统的球磨或机械合金化工艺，这种长时间的混合工艺很难去避免氧化或污染粉末等缺点，且会导致合金粉末中产生多余的孔隙。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种强度高、耐磨性好、成本低、高韧性的Mo纳米颗粒增强CoCrNi中熵合金复合材料及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供的这种Mo纳米颗粒增强CoCrNi中熵合金复合材料，该复合材料的复合粉末由基体CoCrNi中熵合金粉和包覆层Mo纳米颗粒组成，所述复合粉末由以下组分按重量百分比组成：

CoCrNi中熵合金 95～99wt％；

Mo纳米颗粒 1～5wt％。

作为优选，所述复合粉末中包覆层Mo纳米颗粒的平均粒径为50～500nm。

作为优选，所述Mo纳米颗粒增强CoCrNi中熵合金复合材料的屈服强度为469～815MPa，维氏硬度为203～375HV。

作为一个总的发明构思，本发明还提供所述Mo纳米颗粒增强CoCrNi中熵合金复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将四钼酸铵粉末溶于去离子水，于预定温度条件下加热搅拌至完全溶解，得到四钼酸铵溶液；

(2)按照设定比例将气雾化CoCrNi中熵合金粉末加入到步骤(1)所得四钼酸铵溶液中，将溶液中的水分蒸干，然后进行真空干燥，得到混合粉末；

(3)将步骤(2)所得混合粉末置于惰性气氛下进行煅烧处理，得到煅烧后的混合粉末；

(4)将步骤(3)所得煅烧后的混合粉末置于还原气氛下进行还原处理，得到复合粉末；