[发明专利]一种耐熔融铝腐蚀的金属陶瓷材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种耐熔融铝腐蚀的金属陶瓷材料及其制备方法和应用，涉及金属材料腐蚀与防护技术领域。本发明提供的金属陶瓷材料的化学组成为Ti(C_0.3,N_0.7)‑Al_0.25FeNiCoCr；制备所述金属陶瓷材料的原料包括Ti(C_0.3,N_0.7)和Al_0.25FeNiCoCr高熵合金；所述Al_0.25FeNiCoCr高熵合金在金属陶瓷材料中的质量百分含量为8～30％；所述金属陶瓷材料的显微维氏硬度为779.4～1237.1HV_0.2。本发明提供的金属陶瓷材料具有优异的耐熔融铝腐蚀性能和良好的硬度及韧性，可应用在铝工业。本发明提供了所述金属陶瓷材料的制备方法，过程简单，利于规模化生产。

技术领域

本发明涉及金属材料腐蚀与防护技术领域，特别涉及一种耐熔融铝腐蚀的金属陶瓷材料及其制备方法和应用。

背景技术

铝合金具有高比强度、轻量化、低成本等优点，广泛应用于交通、电子、能源等领域。然而，熔融铝化学性质活泼、温度高(700℃)，具有非常强的腐蚀性，在铸造、压铸以及热浸镀铝等铝工业中导致与之直接接触的材料因腐蚀而失效。因此，如何提高材料在熔融铝中的使用寿命是一个急需解决的难题。

目前，耐熔融铝腐蚀的材料主要有铁基合金、钴基合金、金属间化合物、难熔金属、陶瓷、金属陶瓷/陶瓷复合材料等。其中，铁基合金和钴基合金的耐熔融铝腐蚀性能较差；金属间化合物和陶瓷的脆性大，容易萌生裂纹，使得耐熔融铝腐蚀性能急剧下降；难熔金属的价格贵，而且加工难度大，限制了其在铝工业中的应用；金属陶瓷结合了金属和陶瓷各自的优点，常用的是WC/Co金属陶瓷，虽然WC/Co金属陶瓷的耐腐蚀性能有所提高，但是在熔融铝中依然不能表现出令人满意的耐腐蚀效果。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种耐熔融铝腐蚀的金属陶瓷材料及其制备方法和应用。本发明提供的金属陶瓷材料以Ti(C_0.3,N_0.7)为硬质相，Al_0.25FeNiCoCr高熵合金为粘结相，具有优异的耐熔融铝腐蚀性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种耐熔融铝腐蚀的金属陶瓷材料，具有式I所示化学组成：Ti(C_0.3,N_0.7)-Al_0.25FeNiCoCr式I；

制备所述金属陶瓷材料的原料包括Ti(C_0.3,N_0.7)和Al_0.25FeNiCoCr高熵合金，所述Ti(C_0.3,N_0.7)为硬质相，Al_0.25FeNiCoCr高熵合金为粘结相；所述Al_0.25FeNiCoCr高熵合金在金属陶瓷材料中的质量百分含量为8～30％；

所述金属陶瓷材料的显微维氏硬度在779.4～1237.1HV_0.2。

本发明提供了以上方案所述耐熔融铝腐蚀的金属陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将Al_0.25FeNiCoCr高熵合金粉末与Ti(C_0.3,N_0.7)粉末进行球磨混合，得到混合粉末；所述Al_0.25FeNiCoCr高熵合金粉末在混合粉末中的质量百分含量为8～30％；

(2)将所述混合粉末依次进行真空干燥和放电等离子烧结，得到所述耐熔融铝腐蚀的金属陶瓷材料。