[发明专利]一种含Si高熵合金粉末及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含Si高熵合金粉末及其制备方法，属于高熵合金粉末制备技术领域。本发明选用Fe、Cr、Mn、V及Si五种金属元素的混合粉末作为激光熔覆的高熵合金粉末，这种高熵合金粉末为体心立方(BCC)固溶体结构，其中Fe、Cr、Mn、V四种元素都属于过渡金属元素，原子半径差和价电子浓度差都很小，加入Si元素可以促进高熵合金体系的晶格畸变程度，改变高熵合金体系的性能。本发明通过行星式高能球磨机制备高熵合金粉末，使粒径均匀且更加细化，可用于一维、二维或三维的高熵合金材料制备且成分可控的粉末。

技术领域

本发明涉及一种含Si高熵合金粉末及其制备方法，属于高熵合金粉末制备技术领域。

背景技术

高熵合金属于多组分新型合金，由5种或更多主要成分元素组成，每种元素的浓度在5至35at％之间。这些合金成分倾向于形成简单的结构，如面心立方或者体系立方相个固溶体结构，而不是金属间化合物。高熵合金倾向于形成简单的固溶体相，可能存在纳米结构甚至无定形结构，具有良好的热稳定性和出色的抗退火软化性。

现有高熵合金制备方法主要为以下四种：液态(电弧熔炼、感应熔炼)、固态(机械合金化、粉末冶金)、气体状态(溅射技术，主要用于涂层)和电化学过程(用于涂层)。

球磨机械合金化技术属于机械合金化的一种，是一种材料固态非平衡加工的新技术，在高能球磨机等设备中长时间运转将回转机械能传递给粉末，同时粉末在球磨介质的反复冲撞下，承受冲击、剪切、摩擦和压缩多种力的作用经历反复的挤压冷焊合及粉碎，在粉末原子间相互扩散或进行固态反应形成弥散分布的超细粒子合金粉末的过程。但是不同粉末配比，工艺参数是不同的，而对含Si高熵合金粉末的机械合金化研究参数更是缺乏的。因此，提出一种含Si高熵合金粉末及其制备方法来开拓合金粉末制备技术是十分必要的。

发明内容

本发明为了解决现有上述技术问题，提供一种含Si高熵合金粉末及其制备方法。

本发明的技术方案：

一种含Si高熵合金粉末的制备方法，包括以下步骤：将原料铁粉、铬粉、锰粉、钒粉和硅粉混合，置于球磨罐中，加入氧化锆球进行高能球磨处理，得到单相BCC结构的FeCrMnVSi_x高熵合金粉末。

进一步限定，氧化锆球质量和原料总质量的比为1：5。

进一步限定，高能球磨处理的球磨转速为300～600rmp。

更进一步限定，球磨转速为500-600rpm。

进一步限定，高能球磨处理的时间为10～15h。

进一步限定，铁粉、铬粉、锰粉、钒粉和硅粉的纯度均为99wt.％。

进一步限定，铁粉、铬粉、锰粉、钒粉和硅粉的初始粒度为100～400目。

更进一步限定，铁粉、铬粉、锰粉、钒粉和硅粉的初始粒度为200～325目。

上述方法制备得到的FeCrMnVSi_x高熵合金粉末中Fe、Cr、Mn和V的原子百分比的比为1:1:1:1，Si与Fe、Cr、Mn或V的原子百分比的比为1：x，其中x为0～0.5，且Fe、Cr、Mn和V的原子百分比的总和为100at％。

进一步限定，FeCrMnVSi_x高熵合金中Fe、Cr、Mn、V和Si的原子百分比的比为1:1:1:1:0.1、1:1:1:1:0.2、1:1:1:1:0.3、1:1:1:1:0.4或者1:1:1:1:0.5。

本发明有益效果：