【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及难熔高熵合金材料，具体涉及一种低碳硼难熔高熵合金材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、大腔体压机装置始于上世纪初bridgman等发展的高压技术，包括两面顶压机与多面体压腔装置，是一种合成金刚石等超硬材料的设备。多面体压腔装置包括四面体压机、六面体/顶压机及8面体压机(又称球分割高压装置)，其中四面体压腔已基本不再使用。六面顶压机又分为铰链式和拉杆式两种，6面体及8面体压腔所能达到的最高压力约为15～30gpa。其中，六面顶压机是国内使用最广泛的大腔体压机，这种压机具有自对中性强、造价低、易操作等优点，是国内合成金刚石和立方氮化硼(cbn)等超硬材料的主要设备。
2、六面顶压机的关键零部件包括顶锤、液压缸、铰链梁等。硬质合金顶锤就是生产人造金刚石装置的重要组成部分，并且在金刚石合成的过程中承受着高温高压的交变载荷，其寿命的长短直接决定着金刚石合成的生产成本。由于顶锤是安装在六面顶压机活塞的大垫块顶部使用的，当受油缸驱动一组六个顶锤闭合形成高压腔时，腔内可达到10gpa以上的压力和1500℃以上的温度，承受着压应力，拉应力，剪切应力和抗压强度处于超临界状态下工作。
3、硬质合金顶锤价格昂贵(单个可达2～3万)，一台设备由六个顶锤组成，如果一个碎裂没发现可能会造成其他钉锤的碎裂。因此，为降低生产成本，提高生产效率，促进人工培育钻石行业的快速发展，亟需开发一种性能更好、成本更低的材料代替硬质合金顶锤。
技术实现思路
1、本专利技术意在提供一种低碳硼
2、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种低碳硼难熔高熵合金材料，合金包括w、mo、nb、cr、c和b元素，w、mo、nb、cr、c元素和b元素的原子比为a：b：c：d：e：f，a＝20～25，b＝20～25，c＝20～25，d＝20～25，e＝2～6，f＝2～6，且a+b+c+d+e+f＝100。
3、优选的，作为一种改进，w、mo、nb、cr、c和b元素的单质粉的纯度均＞99.9％。
4、优选的，作为一种改进，各单质粉的粉末粒度均为45～75μm。
5、优选的，作为一种改进，一种低碳硼难熔高熵合金材料的制备方法包括如下步骤：
6、(1)将w、mo、nb、cr、c、b各单质粉末按照原子比20～25：20～25：20～25：20～25：2～6：2～6进行称量配粉；
7、(2)将称量好的粉末混粉；
8、(3)粉末球磨；
9、(4)烧结后冷却即得低碳硼难熔高熵合金材料。
10、优选的，作为一种改进，步骤(2)中，混粉操作在v形混粉机中完成，混合时间为6-10h。
11、优选的，作为一种改进，步骤(3)中，球磨罐及磨球均为硬质合金材料，磨球平均直径为6-15mm，球料质量比为10:1-15:1。
12、优选的，作为一种改进，步骤(3)中，球磨罐转速为100-400r/min，球磨时间30-50h。
13、优选的，作为一种改进，步骤(4)中，烧结方式为热等静压烧结，烧结压力为25-60mpa，烧结温度为1400-1600℃，保温时间为30-90min。
14、优选的，作为一种改进，一种低碳硼难熔高熵合金材料在制备硬质合金顶锤中的应用。
15、本技术方案的原理及有益效果在于：高熵合金由于热力学上的高熵效应，动力学上的缓慢扩散效应，结构上的晶格畸变效应和性能上的鸡尾酒效应，具有高强度、高硬度、高耐磨、高断裂韧性、优异的低温性能和结构稳定性、良好的耐腐蚀性和抗氧化性等诸多优异的性能，被称为“未来材料之王”。难熔高熵合金由于由多种难熔元素组成，其高温力学性能优异，非常适合在严苛的高温环境下工作，在热端部件的制造上有着较大潜力。本技术方案中，在低成本的w、mo、nb、cr的基础上增加少量的c和b元素，制备得到的难熔高熵合金的硬度和压缩强度均高于硬质合金，可替用作顶锤材料。在技术研发期间，合金元素的组成确定是本技术方案的难点之一，本方案以w、mo、nb、cr作为基体元素，成本相对较低，此外，结合c元素和b元素，能够实现元素性能的强化。并且本技术方案创造性的启用了b元素，并通过研究发现，b元素与mo，nb的负混合焓绝对值大，使元素偏聚形成硼化物，进而提高合金的强度，具有预料不到的技术效果。
16、1、本专利技术技术方案通过一种新型难熔高熵合金材料代替硬质合金用作顶锤，提高了硬度及压缩强度。同时，相较于ta、hf难熔元素，w、mo、nb、cr作为基体元素，成本相对较低。
17、2、本技术方案将c(碳)、b(硼)作为添加元素，b元素与mo，nb的负混合焓绝对值大，使元素偏聚形成硼化物，硼化物的形成可通过orowan机制对合金进行强化，提高了合金的强度。间隙元素c，通过固溶强化显著提高了基体的屈服强度以及极限强度。
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1.一种低碳硼难熔高熵合金材料，其特征在于：合金包括W、Mo、Nb、Cr、C和B元素，W、Mo、Nb、Cr、C元素和B元素的原子比为a：b：c：d：e：f，a＝20～25，b＝20～25，c＝20～25，d＝20～25，e＝2～6，f＝2～6，且a+b+c+d+e+f＝100。
2.根据权利要求1所述的一种低碳硼难熔高熵合金材料，其特征在于：所述W、Mo、Nb、Cr、C和B元素的单质粉的纯度均＞99.9％。
3.根据权利要求1所述的一种低碳硼难熔高熵合金材料，其特征在于：各单质粉的粉末粒度均为45～75μm。
4.根据权利要求1～3任一所述的一种低碳硼难熔高熵合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种低碳硼难熔高熵合金材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，混粉操作在V形混粉机中完成，混合时间为6-10h。
6.根据权利要求5所述的一种低碳硼难熔高熵合金材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，球磨罐及磨球均为硬质合金材料，磨球平均直径为6-15mm，球料质量比为10:1-15:1。<...
【技术特征摘要】
1.一种低碳硼难熔高熵合金材料，其特征在于：合金包括w、mo、nb、cr、c和b元素，w、mo、nb、cr、c元素和b元素的原子比为a：b：c：d：e：f，a＝20～25，b＝20～25，c＝20～25，d＝20～25，e＝2～6，f＝2～6，且a+b+c+d+e+f＝100。
2.根据权利要求1所述的一种低碳硼难熔高熵合金材料，其特征在于：所述w、mo、nb、cr、c和b元素的单质粉的纯度均＞99.9％。
3.根据权利要求1所述的一种低碳硼难熔高熵合金材料，其特征在于：各单质粉的粉末粒度均为45～75μm。
4.根据权利要求1～3任一所述的一种低碳硼难熔高熵合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种低碳硼难熔高熵合金材料的制备方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：鲍丽，杨洪涛，卢志辉，张磊乐，司旭东，陈思硕，黄科，刘明东，皮刚，赵凯，陈超，
申请(专利权)人：郑州机械研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
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