[发明专利]一种刀具用多主元合金粉末及其制备方法

说明书

本发明提供了一种刀具用多主元合金粉末及其制备方法，属于金属材料及其制备领域。多主元合金化学式为Al_xCoCuMn_yMg_zNi，其中0.1≤x≤1.3；0.1≤y≤0.3；0.1≤z≤1.3；0.01<x/(x+y+z+4)<0.25；0.01<y/(x+y+z+4)<0.25；0.01<z/(x+y+z+4)<0.25。本发明方法制备的多主元合金材料成分与原料配比成分一致，所形成的合金结构简单，有效抑制金属间化合物的形成；该方法无需加热、节能环保、生产效率高、产品组织细小均匀，能制备熔沸点差异较大的多主元合金粉末，适合制备近净成形所需的多主元合金粉末。

技术领域

本发明涉及金属材料及其制备领域，具体涉及一种刀具用多主元合金粉末及其制备方法。

背景技术

近些年，虽然我国在高速切削技术和机床研究方面取得了较大进展，但与发达国家相比仍有一定差距，尤其是高速切削刀具及其材料方面仍主要依靠进口。国内高速切削刀具制作技术起步较晚，目前尚未形成独立的制造模式和体系。我国实施了机械制造工业振兴计划，已明确将高速切削工具与工艺列入国家科技重大专项“高档数控机床与基础制造装备”中。

目前，我国高速切削刀具发展仍面临较多问题，如：刀具的系列化、标准化、安全使用技术以及高速刀具用材料等。高速刀具用材料的选择较常规刀具的标准要求更加高，因此开发和设计新型高速刀具用合金材料具有重大意义。多主元合金突破传统合金以一种或两种为主要合金元素的设计理念，按照近等摩尔比且至少5种以上主要合金元素为主元形成合金，且具有较为简单的晶体结构，而非复杂的金属间化合物。由于该类合金可通过合金化和加工后形成新型显微结构并具有优异性能，从而冲破传统金属材料性能极限，满足工业技术发展对材料的更高需求。多主元合金因具有很高的熵和原子不易扩散的特性，容易获得热稳定性高的固溶相和纳米结构，甚至非晶结构，不同的合金显示不同的特性。

因此，设计一种刀具用新型多主元合金材料不仅对高速刀具材料的选择提供参考，同时也有利于多主元合金体系理论的完善。

发明内容

本发明提出了一种刀具用多主元合金粉末及其制备方法，采用机械合金化的方法制备刀具用Al_xCoCuMn_yMg_zNi多主元合金粉末。

实现本发明的技术方案是：一种刀具用多主元合金粉末，该多主元合金的化学式为Al_xCoCuMn_yMg_zNi，其中0.1≤x≤1.3；0.1≤y≤0.3；0.1≤z≤1.3；0.01<x/(x+y+z+4) <0.25；0.01<y/(x+y+z+4) <0.25；0.01<z/(x+y+z+4)<0.25。

所述纯金属粉末的纯度均高于99.5%。

所述的刀具用多主元合金粉末的制备方法，步骤如下：

（1）按Al_xCoCuMn_yMg_zNi化学计量比称取各种纯金属粉末置于球磨罐中，添加0.5~2wt%的过程控制剂后再加入不锈钢球，然后在保护气体环境下将装有原料的球磨罐密封起来。

（2）将上述密封好的球磨罐置于行星式球磨机上高能球磨进行机械合金化，从而得到所需多主元合金粉末材料。

所述步骤（1）中过程控制剂为硬脂酸或固态石蜡。

所述步骤（1）中保护气体为氩气或氮气。

所述步骤（2）中不锈钢球的加入量为球料质量比（5-10）:1。

所述步骤（2）中高能球磨的转速为300~500rpm，时间为6-24h。