[发明专利]一种Fe-Co-Ni-Mn-Cu-B-C高熵合金材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Fe‑Co‑Ni‑Mn‑Cu‑B‑C高熵合金材料及其制备方法，属于高熵合金技术领域，为了解决高熵合金强度弱的问题，该高熵合金材料包括Fe、Co、Ni、Mn、Cu五种金属元素和B、C两种非金属元素；其中，金属元素Fe、Co、Ni、Mn、Cu按原子比1:1:1:1:1配置，非金属元素B和C占整个合金材料总质量的0.3％～0.5％配置合金粉末。本发明通过将五种金属元素和两种非金属元素机械合金化，使多元素的相互固溶形成成分均匀的合金，先机械合金化和后烧结的方式制得的Fe‑Co‑Ni‑Mn‑Cu‑B‑C高熵合金具有较高的塑性和强度。

技术领域

本发明涉及一种高熵合金材料及其制备方法，特别是涉及一种Fe-Co-Ni-Mn-Cu-B-C高熵合金材料及其制备方法，属于高熵合金技术领域。

背景技术

“高熵合金”的概念由台湾学者叶均蔚与1995年提出，主要用于工具、刀具、磨具、马达的磁芯、油压气压杆、高频变压器及高温的耐热材料和微机电材料等。高熵合金含有多种主要元素，其中每种主元素都含有较高的摩尔分数，一般在5％到35％之间，研究发现合金中金属元素种类越多，越易产生金属间化合物，使合金性能变差，塑性和强度变弱。

发明内容

本发明的主要目的是解决现有技术中高熵合金塑性和强度弱的问题，而提供一种Fe-Co-Ni-Mn-Cu-B-C高熵合金材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种Fe-Co-Ni-Mn-Cu-B-C高熵合金材料，包括Fe、Co、Ni、Mn、Cu五种金属元素和B、C两种非金属元素；其中，金属元素Fe、Co、Ni、Mn、Cu按原子比1:1:1:1:1配置，非金属元素B和C占整个合金材料总质量的0.3％～0.5％配置合金粉末。

按重量份数计，该合金材料包括如下成分：

纯Fe粉26份；

纯Co粉27份；

纯Ni粉28份；

纯Mn粉25份；

纯铜粉29份；

纯B粉和纯C粉各0.27份。

纯Fe粉、纯Co粉、纯Ni粉、纯Mn粉、纯铜粉、纯B粉和纯C粉的单质粉末颗粒大小均为325目，粉末氧含量均低于0.1％，氮含量均低于0.05％。

一种Fe-Co-Ni-Mn-Cu-B-C高熵合金材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：配置合金粉末

将Fe、Co、Ni、Mn、Cu五种金属元素和B、C两种非金属元素混合均匀；

步骤2：对合金粉末进行球磨初步机械合金化

将步骤1中配置好的合金粉末放置于行星式球磨机中进行初步机械合金化；

步骤3：烧结球磨后的合金粉末

将步骤2中球磨后的合金粉末放入高温气氛熔炼炉中进行烧结，制成Fe-Co-Ni-Mn-Cu-B-C高熵合金。

步骤1中，五种金属元素Fe、Co、Ni、Mn、Cu的量按原子序数比1:1配置，两种非金属元素B和C的量占总量的0.3％～0.5％，所述七种单质粉末颗粒大小均为325目，所述单质粉末氧含量均低于0.1％，氮含量均低于0.05％。

步骤2中，每个行星式球磨机含有若干个球磨罐，在每个球磨罐中放入直径大小为5～20mm，重量为1～3kg的不锈钢球，每个球磨罐放入合金粉末的重量为200～500g，球磨时间为2～5h，球磨机转速为200～500r/min。