[发明专利]一种增强中熵合金耐磨性及水润滑性能的方法

说明书

本发明公开了一种增强中熵合金耐磨性及水润滑性能的方法，属于合金材料表面处理技术领域。该方法通过固体渗硼使硼原子与Co、Cr、Ni元素结合，生成物在材料表面形成提高耐磨性及水润滑性能的润滑保护膜。具体如下：制备渗硼剂并准备好CoCrNi块体：渗硼剂制备方法如下：按照SiC：B₄C：KFB₄＝93:5:2的比例进行配比，球磨、混料，充分混匀备用；将混匀后的渗硼剂与CoCrNi块体装入陶瓷罐中，将装罐后的渗硼剂放入加热箱加热，冷却至室温时，密封，外部加套陶瓷罐进行二次密封；步骤S2二次密封后的陶瓷罐在900℃‑1000℃加热4h，保温5‑6h，冷却后取出工件即可。本发明固体渗硼工艺设备简单，且硼原子的加入，显著提高了CoCrNi中熵合金的硬度与耐磨性。

技术领域

本发明涉及合金材料表面处理技术领域，具体涉及一种增强中熵合金耐磨性及水润滑性能的方法。

背景技术

多主元合金指的是含有多种主要组成元素的合金，包括高熵合金和中熵合金。与传统的单主元合金相比，高熵和中熵多主元合金更容易形成简单的固溶体结构，并具有十分优异的力学、物理和化学性能，例如高的强度和硬度、高的耐腐蚀性、优异的耐磨性以及良好的磁性能等等。这些优异的性能使得高熵和中熵合金在航空、航天、航海、机械以及微电子等领域具有十分广阔的应用空间。

摩擦磨损一直伴随着人类的生产生活，在工业领域中的摩擦过程消耗的能量约占世界工业能耗中的30％。如何在工业生产中运用新型材料，并减少工件之间的摩擦问题，成为各个领域学者所研究的目标。

渗硼热处理工艺，是一种较好的可以改变材料性能的工艺方法，对于提高材料耐磨性有显著的作用。渗硼是目前工业生产中常用的一种化学热处理工艺，适用于探矿和石油化工机械、汽车拖拉机制造、纺织机械、加工模具等要求耐磨粒磨损、耐高温磨损和耐高温腐蚀的工件，其使用寿命均得到不同程度的提高。

渗硼目的在于能显著提高合金表面硬度、耐磨性、良好红硬性及耐蚀性，特别是耐磨粒磨损能力，因此被广泛应用于具有耐磨要求的机械零件中。

在提高合金表面质量方面，渗碳、渗氮、渗硼都属于表面化学热处理，但其大多热效率和生产效率低，渗层组织和深度较难控制，影响了合金的耐磨性、硬度及力学性能。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种增强中熵合金耐磨性及水润滑性能的方法。

本发明提供了一种增强中熵合金耐磨性及水润滑性能的方法，通过固体渗硼使硼原子与Co、Cr、Ni元素结合，生成物在材料表面形成提高耐磨性及水润滑性能的润滑保护膜，具体包括以下步骤：

S1、制备渗硼剂并准备好CoCrNi块体：

渗硼剂制备方法如下：按照SiC：B₄C：KFB₄＝93:5:2的质量比进行配比，球磨、混料，充分混匀备用；

S2、装罐密封：将混匀后的渗硼剂与CoCrNi块体装入陶瓷罐中，将装罐后的渗硼剂放入加热箱加热，然后加盖随箱冷却；待冷却至室温时，取出小罐用耐高温密封胶进行密封，2～3小时后进行二次补胶；然后在其外部加套陶瓷罐进行二次密封；

S3、加热保温：步骤S2二次密封后的陶瓷罐在900℃-1000℃加热4h，保温5-6h，随炉冷却至室温再取出工件，制得耐磨性及水润滑性好的CoCrNi中熵合金。

较佳地，CoCrNi块体规格为10×10×5mm，表面粒度为1000，并进行抛光处理。

较佳地，所述S1中SiC粉末粒径为10～500μm。

较佳地，所述步骤S1中球磨时，球磨介质为规格为6～8mm的ZrO2小球的混合物，在球磨机上进行混料。

较佳地，所述S2中加热箱温度为100～200℃，加热时间2～4小时。