镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料及其制备方法

技术领域

本申请涉及金属基复合材料技术领域，尤其是涉及一种镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料及其制备方法。

背景技术

传统的复合材料通常以单一或二元金属作为基体加入增强相提高其强度、硬度，但是这样制备出的材料往往有性能单一等缺点。例如Fe基复合材料有良好的耐蚀性，但是硬度和耐磨性有限。为了解决上述问题，人们将综合力学性能良好的高熵合金作为基体材料，加入硬质增强相制备成复合材料，极大的增强了材料的耐磨性。高熵合金基复合材料的研究及发展满足了更多恶劣工作条件下的需求，各种性能的叠加使材料已有性能得到提高或是进一步获得新的特性。

高熵合金基复合材料在作为耐磨零件材料和高温结构件材料方面有着巨大潜力，其综合了增强相和高熵合金基体的优异性能，有十分广阔的应用前景广阔。然而，相关技术中的高熵合金基复合材料，存在增强相与高熵合金基体的润湿性较差、界面结合性差的缺点。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请的一个目的在于提出一种镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料，该复合材料中的增强相颗粒与高熵合金基体的润湿性好，且具有良好的界面结合，能提高复合材料的耐磨性，且可以有效地避免增强相颗粒在摩擦过程中脱落。

本申请的另一个目的在于提出一种镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料的制备方法。

本申请的再一个目的在于提出一种镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料，该复合材料由上述的制备方法制备而成。

第一方面，本申请提供一种镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料，包括：高熵合金基体和增强相颗粒，增强相颗粒分散于高熵合金基体中，高熵合金基体包括基础基体和强化基体，基础基体包括Al、Co、Cr、Fe、Ni、Mn，强化基体包括Mo、Nb、Zr，增强相颗粒包括WC和TiC。

本申请提供的镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料，WC和TiC的硬度高，能有效地提高复合材料的耐磨性能，且增强相颗粒WC和TiC中氮元素的原子半径较小，可以在材料中形成间隙固溶体，产生固溶强化效应，提高复合材料的抗变形能力。将经过球磨细化后的纳米级粉末进行烧结加工，材料中的增强相颗粒WC和TiC不仅可以起到承载作用，而且可以阻碍位错运动，降低晶粒长大速率，产生纳米细晶强化效应和第二相协同强化效应，使复合材料的耐磨性得到极大提升。另外，本申请中的增强相颗粒WC、TiC与高熵合金基体中的Al、Co、Cr、Fe、Ni、Mn、Mo、Nb、Zr金属元素之间具有良好的润湿性，保证高熵合金基体与增强相颗粒的良好结合，能有效地提高增强相颗粒与高熵合金基体的结合牢靠性，避免复合材料在使用过程中，增强相颗粒在摩擦过程中脱落而出现加剧材料磨损的现象。此外，在摩擦磨损环境下，复合材料在使用的过程中，经摩擦升温，Al、Nb、Zr、Cr元素能在复合材料表面形成连续、致密的氧化层，这样，可以有效降低复合材料与接触物体之间的摩擦系数，进而能够减小复合材料在使用过程中的磨损量，延长复合材料的使用寿命，降低复合材料的使用成本。

在本申请的一些实施例中，增强相颗粒的质量分数大于或等于5％且小于或等于30％

在本申请的一些实施例中，高熵合金基体中，Al、Co、Cr、Fe、Ni、Mn的质量分数均大于或等于10％。

在本申请的一些实施例中，高熵合金基体中，强化基体的质量分数小于或等于5％。也即是，Mo、Nb和Zr的总质量分数小于或等于5％。

第二方面，本申请提供一种的镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料的制备方法，包括：称取Al粉末、Co粉末、Cr粉末、Fe粉末、Ni粉末、Mn粉末、Mo粉末、Nb粉末、Zr粉末、WC粉末、TiC粉末，并混合均匀形成复合材料粉末；对复合材料粉末进行球磨处理，使复合材料粉末纳米化，得到纳米晶粉末；对纳米晶粉末进行烧结处理，得到块体复合材料。

本申请的制备方法，以Al、Co、Cr、Fe、Ni、Mn、Mo、Nb、Zr、WC、TiC等粉末为原材料，通过粉末冶金法结合放电等离子烧结技术进行制备，使粉末在球磨过程中破碎、细化并均匀固溶后装至石墨模具，放入炉中在不同烧结温度下固结成块状，再使用球-盘往复式摩擦磨损试验机进行试验测试其耐磨性能。高熵合金作基体的复合材料具有优异的综合力学性能，相较于传统金属基复合材料可以满足更恶劣工作条件下的耐磨需求。本制备方法中，WC、TiC等氮化物增强相颗粒的加入极大的提高了基体材料的硬度和强度，Al、Nb、Zr、Cr元素在摩擦磨损过程中形成的氧化层具有“润滑”作用，使摩擦系数降低，磨损量减少，有效改善了复合材料的耐磨性。

在本申请的一些实施例中，Al粉末、Co粉末、Cr粉末、Fe粉末、Ni粉末、Mn粉末、Mo粉末、Nb粉末、Zr粉末、WC粉末、TiC粉末的纯度不低于99.95％。

在本申请的一些实施例中，Al粉末、Co粉末、Cr粉末、Fe粉末、Ni粉末、Mn粉末、Mo粉末、Nb粉末、Zr粉末、WC粉末、TiC粉末的粒度均大于或等于30μm且小于或等于50μm。

在本申请的一些实施例中，对复合材料粉末进行球磨处理，使复合材料粉末纳米化，包括：在惰性气体环境下将复合材料粉末和分散剂密封进球磨罐中进行球磨，球磨过程中，球磨机的转速为300r/min，球磨时间为15h。

在本申请的一些实施例中，球磨过程中，球磨机每运行30min暂停20min～30min。

在本申请的一些实施例中，对纳米晶粉末进行烧结处理，包括：使用放电等离子体烧结炉对金属粉末进行烧结处理，将放电等离子体烧结炉内的温度加热至1050℃±20℃，压力加至40MPa，保温10min后冷却至室温，制得块状复合材料。

第三方面，本申请提供一种镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料，该复合材料由上述第二方面所述的制备方法制备而成。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请一些实施例提供的镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料的制备方法的流程图；

图2是本发明一些实施例提供的镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料的扫描电镜照片；

图3是本发明另一些实施例提供的镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料的扫描电镜照片；

图4是本发明又一些实施例提供的镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料的扫描电镜照片；

图5是本发明又一些实施例提供的镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料的扫描电镜照片。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面描述根据本申请实施例的镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料。该复合材料包括：高熵合金基体和增强相颗粒，增强相颗粒分散于高熵合金基体中。具体的，增强相颗粒均匀分散于高熵合金基体中。

具体的，高熵合金基体包括金属元素Al(铝)、Co(钴)、Cr(铬)、Fe(铁)、Ni(镍)、Mn(锰)、Mo(钼)、Nb(铌)、Zr(锆)，增强相颗粒包括WC(碳化钨)、TiC(碳化钛)。其中，复合材料可以为块体。

在一些实施例中，复合材料可以通过烧结的方式制备而成。具体的，在加工过程中，可以对复合材料粉末进行烧结处理，进而得到块状的复合材料。在烧结过程中，强化基体的Mo、Nb、Zr元素，可以降低烧结过程中金属液与增强相颗粒之间的表面张力，使增强相颗粒均匀分布，并引入一定的界面反应，提高复合材料的强度。

本申请实施例的复合材料中，WC和TiC的硬度高，能有效地提高复合材料的耐磨性能，且增强相颗粒WC和TiC中氮元素的原子半径较小，可以在材料中形成间隙固溶体，产生固溶强化效应，提高复合材料的抗变形能力。将经过球磨细化后的纳米级粉末进行烧结加工，材料中的增强相颗粒WC和TiC不仅可以起到承载作用，而且可以阻碍位错运动，降低晶粒长大速率，产生纳米细晶强化效应和第二相协同强化效应，使复合材料的耐磨性得到极大提升。同时在加工过程中，增强相颗粒WC和TiC不仅可以起到承载作用，而且可以阻碍位错运动，产生细晶强化及第二相协同强化效应，使复合材料的耐磨性得到极大提升。

另外，本申请中的增强相颗粒WC、TiC与高熵合金基体中的Al、Co、Cr、Fe、Ni、Mn、Mo、Nb、Zr金属元素之间具有良好的润湿性，保证高熵合金基体与增强相颗粒的良好结合，能有效地提高增强相颗粒与高熵合金基体的结合牢靠性，避免复合材料在使用过程中，增强相颗粒在摩擦过程中脱落而出现加剧材料磨损的现象。。

此外，通过在高熵合金基体中加入Al、Nb、Zr、Cr元素，在复合材料使用过程中，经摩擦升温，Al、Nb、Zr、Cr元素能在复合材料表面形成连续、致密的氧化层，这样，可以有效降低复合材料与接触物体之间的摩擦系数，进而能够减小复合材料在使用过程中的磨损量，延长复合材料的使用寿命，降低复合材料的使用成本。

在一些实施例中，增强相颗粒的质量分数大于或等于5％且小于或等于30％。也即是，WC和TiC的总质量分数大于或等于5％且小于或等于30％。其中，WC的质量分数与TiC的质量分数可以相等。

示例性的，WC的质量分数的质量分数可以为2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％、10％、11.5％、12％、12.5％、13％、13.5％、14％、14.5％、15％等。TiC的质量分数的质量分数可以为2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％、10％、11.5％、12％、12.5％、13％、13.5％、14％、14.5％、15％等。

其中，当增强相颗粒的质量分数大于30％时，增强相颗粒容易在高熵合金基体中团聚，使得增强相颗粒在高熵合金基体中的分布不均匀。而当增强相颗粒的质量分数小于5％时，则无法达到增强复合材料耐磨性的目的。由此，通过将增强相颗粒的质量分数控制在大于或等于5％且小于或等于30％，可以在增强复合材料耐磨性的同时，避免增强相颗粒在高熵合金基体中团聚，使得增强相颗粒在高熵合金基体中分布更加均匀。

在一些实施例中，强化基体Mo、Nb、Zr元素的质量分数小于或等于5％。示例性的，强化基体的质量分数为1％、2％、3％、4％或5％。可选的，Mo、Nb、Zr元素的质量分数相等。这样，在烧结过程中，可以通过Mo、Nb、Zr元素降低烧结过程中金属液与增强相颗粒之间的表面张力、使增强相颗粒均匀分布。增强相颗粒与基体间产生的界面反应，可保证两者之间的良好结合。较少的Mo、Nb、Zr元素用量，降低复合材料的成本。

示例性的，Mo的质量分数为0.333％、0.667％、1％、1.333％或1.667％。Nb的质量分数为0.333％、0.667％、1％、1.333％或1.667％。Zr的质量分数为0.333％、0.667％、1％、1.333％或1.667％。

在一些实施例中，Al、Co、Cr、Fe、Ni、Mn的质量分数均相等。例如，Al、Co、Cr、Fe、Ni、Mn的质量分数均大于或等于10％。

下面参照图1描述本申请实施例提供的一种镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料的制备方法。

请参阅图1，图1是本申请一些实施例提供的镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料的制备方法的流程图。镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料的制备方法包括：

步骤S100：称取Al粉末、Co粉末、Cr粉末、Fe粉末、Ni粉末、Mn粉末、Mo粉末、Nb粉末、Zr粉末、WC粉末、TiC粉末，并混合均匀形成复合材料粉末；

具体的，按照一定的配比称取上述复合材料所需的粉末，并混合均匀。示例性的，增强相颗粒的质量分数为5％～30％，Mo粉末、Nb粉末、Zr粉末的总质量分数(也即是强化基体的质量)小于或等于5％，Al粉末、Co粉末、Cr粉末、Fe粉末、Ni粉末、Mn粉末的质量分数均大于或等于10％。

在本申请的一些实施例中，Al粉末、Co粉末、Cr粉末、Fe粉末、Ni粉末、Mn粉末、Mo粉末、Nb粉末、Zr粉末、WC粉末、TiC粉末的纯度不低于99.95％。

在本申请的一些实施例中，Al粉末、Co粉末、Cr粉末、Fe粉末、Ni粉末、Mn粉末、Mo粉末、Nb粉末、Zr粉末、WC粉末、TiC粉末的粒度均大于或等于30μm且小于或等于50μm。示例性的，Al粉末、Co粉末、Cr粉末、Fe粉末、Ni粉末、Mn粉末、Mo粉末、Nb粉末、Zr粉末、WC粉末、TiC粉末的粒度可以为30μm、35μm、45μm、50μm等。

步骤S200：对复合材料粉末进行球磨处理，使复合材料粉末纳米化，得到纳米晶粉末；

在本申请的一些实施例中，对复合材料粉末进行球磨处理，使复合材料粉末纳米化，包括：在惰性气体(例如氩气)环境下将复合材料粉末和分散剂密封进球磨罐中进行球磨，球磨过程中，球磨机的转速为300r/min，球磨时间为15h。这样，可以使得复合材料粉末纳米化，有利于提高增强相颗粒与高熵合金基体的混合均匀性。

进一步的，在本申请的一些实施例中，球磨过程中，球磨机每运行30min暂停20min～30min。这样，可以防止球罐内温度过高。

步骤S300：对纳米晶粉末进行烧结处理，得到块体复合材料。

在本申请的一些实施例中，对纳米晶粉末进行烧结处理，包括：使用放电等离子体烧结炉对金属粉末进行烧结处理，将纳米晶粉末放入放电等离子体烧结炉内后，可以将将放电等离子体烧结炉内的温度加热至1050℃±20℃，压力加至40MPa，保温10min后冷却至室温，制得块状复合材料。

在烧结过程中，经过球磨细化后的纳米级粉末经过烧结制备后，可以进一步保证材料的强韧性和耐磨性。另外，由于高熵合金基体中加入了Mo、Nb、Zr元素，可以降低烧结过程中金属液与增强相颗粒之间的表面张力，使增强相颗粒均匀分布，并引入一定的界面反应，提高复合材料的强度。

本申请实施例的镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料的制备方法具有如下优点：

(1)本申请中高熵合金基体的成分包括Al、Co、Cr、Fe、Ni、Mn、Mo、Nb、Zr元素，所选元素均与增强相颗粒WC、TiC具有良好的润湿性，从而保证复合材料的高熵合金基体能与增强相颗粒良好结合，形成较好的界面结合。并且，在烧结过程中碳化物分解，同Fe、Cr元素结合生成碳化物，提高材料硬度，达到提高材料耐磨性的目的。

(2)复合材料在摩擦升温过程中，Al、Nb、Zr、Cr元素能形成的连续、致密的氧化层。Al、Nb、Zr、Cr元素在摩擦磨损过程中形成的氧化层具有“润滑”作用，使复合材料的摩擦系数降低，磨损量减少，有效改善了复合材料的耐磨性。同时WC、TiC增强相颗粒的存在可以提高材料强度、硬度，进一步改善了复合材料的摩擦磨损性能，提高了复合材料的耐磨性。

(3)采用机械合金化方法细化金属粉末，通过放电等离子烧结技术将纳米级粉末烧结成固体。此工艺使被烧结的粉末颗粒在5000～8000A的脉冲电流作用下产生等离子体，可在1～3min内快速实现致密化，制得材料组织细小均匀，具有良好的强韧性，有效节约生产时间，提高制备效率。

(4)少量Mo、Nb、Zr元素的加入降低烧结过程中金属液与增强相的表面张力，使颗粒均匀分布，并引入一定的界面反应，提高复合材料的强度。

(5)本申请通过调控增强相颗粒的含量，得到不同增强相颗粒含量的复合材料，再使用不同烧结温度制备材料，研究和分析其组织结构，通过性能比较最终得到最优配比和工艺。

本申请实施例还提供一种镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料，该复合材料由上述制备方法制备而成。

下面结合具体实施例对本申请做进一步说明。

实施例1

一种镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料，高熵合金基体成分包括Al、Co、Cr、Fe、Ni、Mn、Mo、Nb、Zr元素，增强相颗粒包括WC和TiC。增强相颗粒的质量分数为5％，Mo、Nb、Zr的总质量分数小于或等于5％，Al、Co、Cr、Fe、Ni、Mn元的质量分数均大于10％。

本实施例中，镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料的制备方法为：

(1)按照已确定的配比称取制备复合材料所需的金属粉末；

(2)在惰性气体(氩气)环境下将金属粉末和分散剂(酒精)密封进球磨罐中；

(3)将球磨罐装上球磨机对粉末进行球磨细化，设定球磨转速为300r/min，时间为15h，球磨机每运转30min暂停30min，球磨结束后将取出的湿粉放入真空干燥箱内进行干燥，温度设定为65℃，时间为6h，干燥结束后取出；

(4)将金属粉末装入石墨模具，放入放电等离子烧结炉中进行烧结，烧结温度设定为1050℃±20℃，施加的压力为40MPa，保温10min后冷却至室温，制得块状复合材料。

图2是实施例1中制备的镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料的扫描电镜照片。从图2可以看出，本实施例中的白色增强相颗粒均匀分布在高熵合金基体上。

实施例2

一种镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料，高熵合金基体成分包括Al、Co、Cr、Fe、Ni、Mn、Mo、Nb、Zr元素，增强相颗粒包括WC和TiC。增强相颗粒的质量分数为10％，Mo、Nb、Zr的总质量分数小于或等于5％，Al、Co、Cr、Fe、Ni、Mn元素的质量分数均大于10％。

本实施例中，镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料的制备方法为：

(1)按照已确定的配比称取制备复合材料所需的金属粉末；

(2)在惰性气体(氩气)环境下将金属粉末和分散剂(酒精)密封进球磨罐中；

(3)将球磨罐装上球磨机对粉末进行球磨细化，设定球磨转速为300r/min，时间为15h，球磨机每运转30min暂停30min，球磨结束后将取出的湿粉放入真空干燥箱内进行干燥，温度设定为65℃，时间为6h，干燥结束后取出；

(4)将金属粉末装入石墨模具，放入放电等离子烧结炉中进行烧结，烧结温度设定为1050℃±20℃，施加的压力为40MPa，保温10min后冷却至室温，制得块状复合材料。

图3是实施例2中制备的镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料的扫描电镜照片。从图3可以看出，本实施例中的白色增强相颗粒均匀分布在高熵合金基体上。

实施例3

一种镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料，高熵合金基体成分包括Al、Co、Cr、Fe、Ni、Mn、Mo、Nb、Zr元素，增强相颗粒包括WC和TiC。增强相颗粒的质量分数为15％，Mo、Nb、Zr的总质量分数小于或等于5％，Al、Co、Cr、Fe、Ni、Mn元素的质量分数均大于10％。

本实施例中，镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料的制备方法为：

(1)按照已确定的配比称取制备复合材料所需的金属粉末；

(2)在惰性气体(氩气)环境下将金属粉末和分散剂(酒精)密封进球磨罐中；

(3)将球磨罐装上球磨机对粉末进行球磨细化，设定球磨转速为300r/min，时间为15h，球磨机每运转30min暂停30min，球磨结束后将取出的湿粉放入真空干燥箱内进行干燥，温度设定为65℃，时间为6h，干燥结束后取出；

(4)将金属粉末装入石墨模具，放入放电等离子烧结炉中进行烧结，烧结温度设定为1050℃±20℃，施加的压力为40MPa，保温10min后冷却至室温，制得块状复合材料。

图4是实施例3中制备的镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料的扫描电镜照片。从图4可以看出，本实施例中的白色增强相颗粒均匀分布在高熵合金基体上。

实施例4

一种镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料，高熵合金基体成分包括Al、Co、Cr、Fe、Ni、Mn、Mo、Nb、Zr元素，增强相颗粒包括WC和TiC。增强相颗粒的质量分数为30％，Mo、Nb、Zr的总质量分数小于或等于5％，Al、Co、Cr、Fe、Ni、Mn元素的质量分数均大于10％。

本实施例中，镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料的制备方法为：

(1)按照已确定的配比称取制备复合材料所需的金属粉末；

(2)在惰性气体(氩气)环境下将金属粉末和分散剂(酒精)密封进球磨罐中；

(3)将球磨罐装上球磨机对粉末进行球磨细化，设定球磨转速为300r/min，时间为15h，球磨机每运转30min暂停30min，球磨结束后将取出的湿粉放入真空干燥箱内进行干燥，温度设定为65℃，时间为6h，干燥结束后取出；

(4)将金属粉末装入石墨模具，放入放电等离子烧结炉中进行烧结，烧结温度设定为1050℃±20℃，施加的压力为40MPa，保温10min后冷却至室温，制得块状复合材料。

图5是实施例4中制备的镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料的扫描电镜照片。从图5可以色看出，本实施例中的白增强相颗粒均匀分布在高熵合金基体上。

另外，表1中示出了实施例1-4中复合材料的力学性能测试结果。

表1实施例1-4中复合材料的力学性能

从表1中可以看出，本申请中的复合材料表现出极其优异的力学性能。具体的，实施例1中的复合材料的硬度为996.3HV，压缩强度为1414.8MPa、磨损量为427299.36μm

另外，从表1中可以看出，复合材料的硬度、压缩强度随着WC和TiC的质量分数的增加呈现出先增加后减小的趋势，磨损量和摩擦系数呈现出现减小后增大的趋势，在添加10～11wt％的增强相颗粒时，复合材料的性能最好。

另外，相较于未添加增强相颗粒，而仅包括高熵合金基体的复合材料，本申请实施例的复合材料的摩擦系数降低了74％以上，磨损量减少了60％以上。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。