本發(fā)明涉及復(fù)合材料制造技術(shù)，尤其涉及一種tic顆粒增強(qiáng)conicrw系高熵合金的復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、燃燒室火焰筒和渦輪葉片耐磨層均是航空發(fā)動(dòng)機(jī)中重要的組成部件，其中燃燒室是航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵熱端部件之一，負(fù)責(zé)將燃料和氣體進(jìn)行混合并進(jìn)行燃燒，從而產(chǎn)生推力。渦輪葉片的工作面耐磨層大多采取緊度設(shè)計(jì)的鋸齒形葉冠結(jié)構(gòu)，工作過程中相互之間產(chǎn)生摩擦，吸收振動(dòng)能量，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率，提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。

2、燃燒室火焰筒和渦輪葉片耐磨層均需要承受1000℃以上的高溫，目前兩者主要采用高溫合金進(jìn)行制備，如gh3230、gh5188等。但是，高溫合金的高溫性能難以超過1000℃，隨著使用溫度要求進(jìn)一步提高，其性能和壽命受到限制，嚴(yán)重制約了現(xiàn)有部件的安全可靠性以及整體性能的提升。

3、為了提高耐溫性，多采用金屬和陶瓷結(jié)合構(gòu)成的復(fù)合材料。但是，復(fù)合材料要用于燃燒室火焰筒的制備，最大的技術(shù)難點(diǎn)就在于由于陶瓷顆粒加入導(dǎo)致的金屬塑性的急劇下降，無法做到強(qiáng)韌性匹配。復(fù)合材料要用于渦輪葉片耐磨層的制備，需要提高其高溫耐磨性和強(qiáng)韌性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供了一種tic顆粒增強(qiáng)conicrw系高熵合金的復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，獲得高溫性能好且強(qiáng)韌性匹配、耐磨性較高的復(fù)合材料。

2、一方面，本發(fā)明提供了一種tic顆粒增強(qiáng)conicrw系高熵合金的復(fù)合材料，所述復(fù)合材料中tic顆粒的體積為6vol.％～22vol.％，高熵合金的體積為78vol.％～94vol.％；tic顆粒的粒徑為50～80微米，高熵合金的粒徑為40～90微米；所述conicrw系高熵合金中w元素含量為16.1wt.％～18.1wt.％。

3、進(jìn)一步地，所述復(fù)合材料中tic顆粒的體積為6vol.％～16vol.％。

4、進(jìn)一步地，室溫下，抗拉強(qiáng)度在1032mpa以上，延伸率在9.5％以上。

5、進(jìn)一步地，1273k下，所得復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度在191mpa以上，延伸率在16.8％以上。

6、進(jìn)一步地，所述復(fù)合材料中tic顆粒的體積為＞16vol.％～22vol.％。

7、進(jìn)一步地，室溫下，所得復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度在1105mpa以上，硬度在40.1hrc以上。

8、進(jìn)一步地，在1273k下，所得復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度在205mpa以上；在1373k下，所得復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度在127mpa以上。

9、另一方面，本發(fā)明提供了一種tic顆粒增強(qiáng)conicrw系高熵合金復(fù)合材料的制備方法，先將tic顆粒與conicrw系高熵合金混合，再通過增材制造工藝制備，制得conicrw系高熵合金基復(fù)合材料。

10、進(jìn)一步地，所述tic顆粒增強(qiáng)conicrw系高熵合金的復(fù)合材料用作制備航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室火焰筒。

11、進(jìn)一步地，所述tic顆粒增強(qiáng)conicrw系高熵合金的復(fù)合材料用作制備渦輪葉片耐磨層。

12、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少可實(shí)現(xiàn)如下有益效果之一：

13、1、本發(fā)明將conicrw系高熵合金作為基體，然后再加入tic顆粒作為增強(qiáng)相，在conicrw系高熵合金與tic顆粒相互配合下，所得復(fù)合材料具有較高的耐溫性，且具有較高的性能，能夠滿足較高溫度環(huán)境下使用；

14、2、本發(fā)明控制復(fù)合材料中tic顆粒的體積為6vol.％～22vol.％，高熵合金的體積為78vol.％～94vol.％；tic顆粒的粒徑為50～80微米，高熵合金的粒徑為40～90微米，室溫下，其抗拉強(qiáng)度在1032mpa以上，硬度在36.7hrc以上；在1273k下，其抗拉強(qiáng)度在191mpa以上；在1373k下，其抗拉強(qiáng)度在115mpa以上。

15、3、本發(fā)明通過增材制造conicrw系高熵合金和tic顆粒熔化后，conicrw系高熵合金中的w元素快速向tic顆粒表面擴(kuò)散，并形成一薄層界面層，能夠保證conicrw系高熵合金基體與tic顆粒相之間的界面結(jié)合力，從而提高了conicrw系高熵合金和tic顆粒間的相容性，有效減少界面開裂風(fēng)險(xiǎn)，大大提高了復(fù)合材料和制件的內(nèi)部冶金質(zhì)量。

16、本發(fā)明中，上述各技術(shù)方案之間還可以相互組合，以實(shí)現(xiàn)更多的優(yōu)選組合方案。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分優(yōu)點(diǎn)可從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過說明書以及附圖中所特別指出的內(nèi)容中來實(shí)現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種tic顆粒增強(qiáng)conicrw系高熵合金的復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料中tic顆粒的體積為6vol.％～22vol.％，高熵合金的體積為78vol.％～94vol.％；tic顆粒的粒徑為50～80微米，高熵合金的粒徑為40～90微米；所述conicrw系高熵合金中w元素含量為16.1wt.％～18.1wt.％。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述tic顆粒增強(qiáng)conicrw系高熵合金的復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料中tic顆粒的體積為6vol.％～16vol.％。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述tic顆粒增強(qiáng)conicrw系高熵合金的復(fù)合材料，其特征在于，室溫下，抗拉強(qiáng)度在1032mpa以上，延伸率在9.5％以上。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述tic顆粒增強(qiáng)conicrw系高熵合金的復(fù)合材料，其特征在于，1273k下，所得復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度在191mpa以上，延伸率在16.8％以上。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述tic顆粒增強(qiáng)conicrw系高熵合金的復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料中tic顆粒的體積為＞16vol.％～22vol.％。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述tic顆粒增強(qiáng)conicrw系高熵合金的復(fù)合材料，其特征在于，室溫下，所得復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度在1105mpa以上，硬度在40.1hrc以上。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述tic顆粒增強(qiáng)conicrw系高熵合金的復(fù)合材料，其特征在于，在1273k下，所得復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度在205mpa以上；在1373k下，所得復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度在127mpa以上。

8.一種如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述tic顆粒增強(qiáng)conicrw系高熵合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，先將tic顆粒與conicrw系高熵合金混合，再通過增材制造工藝制備，制得conicrw系高熵合金基復(fù)合材料。

9.一種如權(quán)利要求2-4任一項(xiàng)所述tic顆粒增強(qiáng)conicrw系高熵合金的復(fù)合材料用作制備航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室火焰筒。

10.一種如權(quán)利要求5-7任一項(xiàng)所述tic顆粒增強(qiáng)conicrw系高熵合金的復(fù)合材料用作制備渦輪葉片耐磨層。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種TiC顆粒增強(qiáng)CoNiCrW系高熵合金的復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，屬于復(fù)合材料制造技術(shù)技術(shù)領(lǐng)域。TiC顆粒增強(qiáng)CoNiCrW系高熵合金的復(fù)合材料，所述復(fù)合材料中TiC顆粒的體積為6vol.％～22vol.％，高熵合金的體積為78vol.％～94vol.％；TiC顆粒的粒徑為50～80微米，高熵合金的粒徑為40～90微米；所述CoNiCrW系高熵合金中W元素含量為16.1wt.％～18.1wt.％。CoNiCrW系高熵合金中的W元素快速向TiC顆粒表面擴(kuò)散，并形成一薄層界面層，提高界面結(jié)合力，有效減少界面開裂風(fēng)險(xiǎn)，大大提高了復(fù)合材料和制件的內(nèi)部冶金質(zhì)量。

技術(shù)研發(fā)人員：熊華平,李能,王艷,袁旭囧,黃帥,高超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國航發(fā)北京航空材料研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6