[发明专利]一种FeCoCrNiMo基高熵合金复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种FeCoCrNiMo基高熵合金复合材料及其制备方法和应用，属于自润滑材料技术领域。本发明在FeCoCrNiMo基体中添加Al和Ti，同时进行固溶和时效处理，析出第二相，使得FeCoCrNiMo合金基体发生强化，保证了复合材料的强度，可降低软金属Ag的添加对复合材料硬度的影响；同时由于Ag具有低的剪切强度，降低复合材料的摩擦系数，在高温摩擦过程中，复合材料基体中的钼可氧化形成钼的氧化物，单质银与钼的氧化物由于摩擦化学反应原位生成钼酸银，而钼酸银在高温下(大于700℃)具有明显的润滑作用，实现了复合材料在800℃的高温润滑性能，得到了在室温至800℃宽温域范围内的自润滑复合材料。

技术领域

本发明涉及自润滑材料技术领域，尤其涉及一种FeCoCrNiMo基高熵合金复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

发展高性能高温固体润滑复合材料与技术是解决摩擦部件在高温等极端工况环境下摩擦与磨损问题、保证系统可靠稳定运行的有效手段之一。高温固体润滑材料基体的力学性能是实现复合材料优异性能的基本保证，润滑相的添加则是实现自润滑复合材料的关键。

高熵合金是近年来合金研究的前沿领域之一，共晶高熵合金由于其优良的机械性能而受到诸多关注，CoCrNiFeMo系列合金是基于韧性较好的CoCrFeNi高熵合金发展而来的，对其耐磨性的研究主要是在常温下进行的，对其高温摩擦性能的研究较少。软金属银在室温至600℃具有良好的润滑性能，而更高温度下润滑性能的实现，则是通过添加高温润滑相，如六方氮化硼、金属氟化物等实现，但是金属与此类无机材料结合性能差，材料内部容易出现大量微裂纹，导致材料强度降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种FeCoCrNiMo基高熵合金复合材料及其制备方法和应用，所制备的复合材料在保证强度的基础上，能够实现室温至800℃的宽温域润滑作用。

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FeCoCrNiMo基高熵合金复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将FeCoCrNiMo高熵合金粉、Ti粉、Al粉和Ag粉混合，将所得混合物依次进行放电等离子烧结、固溶处理和时效处理，得到FeCoCrNiMo基高熵合金复合材料。

优选的，所述FeCoCrNiMo高熵合金粉的粒度为65～100μm；所述Ti粉的粒度为15～35μm；所述Al粉的粒度为20～40μm；所述Ag粉的粒度为15～35μm。

优选的，所述FeCoCrNiMo粉、Ti粉、Al粉和Ag粉的质量比为(85～95):(1～5):(3～5):(3～10)。

优选的，所述放电等离子烧结的温度为800～1100℃，压力为10～40MPa，时间为10～20min。

优选的，所述固溶处理的温度为1000～1100℃，保温时间为1～3h；所述时效处理的温度为700～900℃，时间为3～8h。

优选的，所述FeCoCrNiMo高熵合金粉、Ti粉、Al粉和Ag粉混合的过程包括：将所述FeCoCrNiMo高熵合金粉、Ti粉和Al粉进行第一混合，将所述混合物料与Ag粉进行第二混合。

优选的，所述第一混合的转速为200～300r/min，时间为10～20h；所述第二混合的转速为200～300r/min，时间为2～10h。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的FeCoCrNiMo基高熵合金复合材料，包括合金化FeCoCrNiMoAlTi基体和掺杂于所述合金化FeCoCrNiMoAlTi基体中的单质Ag。

优选的，所述FeCoCrNiMo基高熵合金复合材料的洛氏硬度HRC≥48；室温至800℃的摩擦系数≤3.35；磨损率≤10^-4mm³/(N·m)。