1.一种双尺度Ni3Al颗粒增强AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金耐磨性能的方法,其特征在于,采用粉末冶金技术使Ni3Al颗粒增强体以双尺度形式弥散分布于细化的AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金中,发挥AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金和Ni3Al颗粒增强体的性能潜力,提高AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金耐磨性能;
所述方法的具体步骤为:
(1)制备合金粉末:
首先,将Ni3Al颗粒进行球磨,球磨时间为50h;得到粒径范围在1‑3um、10‑13um两种尺度的Ni3Al粉末;
其次,将Al、Co、Cr、Fe、Ni金属粉末按照1:1:1:1:2.1原子比例配置合金粉末,再将配制好的合金粉末进行球磨试验,球磨时间为50h,直至AlCoCrFeNi2.1粉末完全合金化;
最后,将含量为5.0、7.5、10 wt.%的Ni3Al颗粒分别添加到AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金粉末中,得到三种不同含量的Ni3Al颗粒增强AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金粉末,再进行机械混合1h作为球磨的原始粉末;
(2)球磨合金粉末:
采用行星球磨机对三种不同含量Ni3Al颗粒增强的AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金粉末进行机械合金化,在球磨过程中不放入任何控制剂,最终得到混合均匀的双尺度Ni3Al颗粒增强AlCoCrFeNi2.1共晶高熵粉末;
(3)等离子烧结
首先,在氩气保护环境中将混合均匀的双尺度Ni3Al颗粒增强AlCoCrFeNi2.1共晶高熵粉末装入内径为15mm的石墨模具中,在20MPa压力下预压成型,以防止粉末外漏;然后将预压处理的石墨模具放入炉腔内加压,升温加热至600℃来预热粉末烧结体,再升温至900‑1100℃,保温15min;
(4)烧结成型
烧结完成后在20 MPa压力下断开电源冷却至600 °C,然后在无压条件下将样品冷却至室温后取出,得到尺寸为高12mm、直径15mm的三块不同Ni3Al含量的圆柱形AlCoCrFeNi2.1‑xNi3Al共晶高熵合金的成品,其中,x为5.0、7.5、10 wt.%。
2.根据权利要求1所述的一种双尺度Ni3Al颗粒增强AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金耐磨性能的方法,其特征在于,所述步骤(1)中,选用的Al、Co、Cr、Fe、Ni金属粉末的纯度大于
99.5wt.%,平均粒径为45µm。
3.根据权利要求1所述的一种双尺度Ni3Al颗粒增强AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金耐磨性能的方法,其特征在于,所述步骤(2)中的球磨参数为:球料比10:1、转速300rpm、球磨时间
10h、20h、30h、40h、50h,采用30min球磨和30min暂停的间歇球磨模式。
4.根据权利要求1所述的一种双尺度Ni3Al颗粒增强AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金耐磨性能的方法,其特征在于,所述步骤(3)中,将预压处理的石墨模具放入炉腔内加压至50 MPa,以25 50℃/min的升温速度加热至600℃来预热粉末烧结体,再以100℃/min的升温速度快~速升温至1100℃。
5.根据权利要求1所述的一种双尺度Ni3Al颗粒增强AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金耐磨性能的方法,其特征在于,所述步骤(4)中,添加10wt.% Ni3Al颗粒增强体的含量得到的AlCoCrFeNi2.1‑10wt.%Ni3Al共晶高熵合金,其屈服强度为1845MPa,断裂强度为2301MPa,压缩塑性为10.1%,维氏硬度为626HV。
6.根据权利要求1所述的一种双尺度Ni3Al颗粒增强AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金耐磨性能的方法,其特征在于,所述步骤(4)中,添加Ni3Al不同含量增强体得到的AlCoCrFeNi2.1‑‑6xNi3Al共晶高熵合金的成品,当x=10 wt.%时,磨损率为4.9×10 。