[发明专利]一种提升微波烧结铁磁性高熵合金致密度与性能的方法

说明书

本发明提供了一种提升微波烧结铁磁性高熵合金致密度与性能的方法，采用静磁场冷等静压技术制备高熵合金压胚，在磁场作用下进行微波烧结。该方法适用于任何含有铁、钴、镍等铁磁元素系列高熵合金的微波烧结制备，有效解决了微波烧结高熵合金致密度较低的应用问题，同时促进高熵合金软磁性能与力学性能的同步提升，是一种十分有发展潜力的新型高熵合金制备技术。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种高熵合金的制备工艺，具体为微波烧结制备高熵合金的方法。

背景技术

高熵合金是一种多组元合金材料，由五种或五种以上元素以等摩尔比或近等摩尔比混合形成的固溶体合金。目前高熵合金的主要组成元素仍是以铁、钴、镍等铁磁性元素构成居多，且以铁磁性元素构成的高熵合金研究更为成熟，性能更稳定，强度更高。在诸多制备高熵合金的方法中，粉末冶金的应用更为广泛，技术也更为成熟，更适用于一些难熔高熵合金等其他工艺难以制备的合金成分。

微波烧结技术是一种新型的粉末冶金快速烧结技术，主要用于结构陶瓷、聚合物及复合材料的制备。传统观念认为微波作为一种高频电磁波，金属对其反射绝大数能量而吸收有限，从而无法用于金属材料的加热。直到1999年，美国学者率先将微波烧结技术应用于粉末冶金领域，并制备出大量金属及合金制品。与常规烧结相比，微波烧结具有如下特点：（1）烧结温度大幅度降低，与常规烧结相比，最大降温幅度可达500℃左右。（2）比常规烧结节能60~80%，大大降低烧结能耗费用。（3）升温迅速，可有效抑制晶粒长大，同时减少烧结时间。（4）安全无污染，是一种绿色环保的冶金技术。但微波烧结也同样有着一个最大的问题，就是烧结过程无烧结压力。因此微波烧结法虽能充分利用微波能量实现快速烧结，但所制备的零件常常因为致密度低而导致性能不达标。本发明针对此问题提出磁场加强环境下的微波烧结技术，能很好解决高熵合金在微波烧结过程中致密度较低的问题，同时对合金的强度与磁性能均有较大提升，是一种十分有效的处理方法。

发明内容

为解决微波烧结高熵合金致密度低的问题，本发明提出了磁场加强条件下的制备工艺，在冷等静压过程与烧结过程均在磁场环境下进行，能够有效提高粉体在压制过程中的流动性，还能加快烧结过程中烧结颈的形成与长大，从而提升微波烧结高熵合金的致密度，使烧结工件的组织与性能显著提升。

本发明的具体技术方案如下：

一种提升微波烧结铁磁性高熵合金致密度与性能的方法，其特征在于：对高熵合金粉末在磁场环境下进行冷等静压压制合金压胚，将压胚在冷等静压时的磁场方向相同的磁场条件下进行微波烧结。

进一步地，所述铁磁性高熵合金为含有铁、钴和/或镍的铁磁性元素的高熵合金。

进一步地，所述高熵合金粉末的平均粒度范围为1μm~ 20μm。

进一步地，用于冷等静压压胚的高熵合金粉末采用雾化法、电解沉积法或研磨法制备。

进一步地，用于冷等静压压胚的高熵合金粉末为：所述高熵合金组成成分的金属粉末经配料后，在保护气体中球磨进行机械合金化处理得到的。

进一步地，所述金属粉末的纯度为99.99wt %，平均粒度范围为10μm~50μm。

进一步地，球磨之前，先用真空机抽真空至0.01MPa，之后充入0.5MPa氩气作为保护气体，球磨的参数为：球料质量比为球:粉料=5:1，不同直径的研磨球的质量比为5mm:10mm:15mm=4:2:1，加入质量分数15%的无水乙醇进行湿磨60h，湿磨转速300r/min，采用正反交替的球磨形式，应每隔1h停止15min对粉末进行冷却；球磨后的粉末粒径范围为0.5~15μm，球磨结束后将粉体置于真空干燥箱，20h后取出。

进一步地，所述微波烧结是在惰性气体保护气氛下进行。