[發(fā)明專利]一種高性能的納米胞狀晶組織結(jié)構(gòu)的多主元合金

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010142879.5
• 申請(qǐng)日: 2010-04-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102212733A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 祝金明;付華萌;張海峰;王愛(ài)民;李宏;胡壯麒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號(hào): C22C30/00
• 分類號(hào): C22C30/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 張志偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新型多組元金屬材料，特別提供了一種高性能的納米胞狀晶組織結(jié)構(gòu)的多主元合金。

背景技術(shù)

與傳統(tǒng)的金屬及其合金相比，多主元合金具有更高的硬度、優(yōu)異的耐磨和耐腐蝕性能。由于組成多主元合金的主要組元多元化，使得合金的成分具有更多的調(diào)節(jié)空間，進(jìn)而導(dǎo)致不同性能以滿足不同環(huán)境對(duì)材料的要求。因而，多主元合金的進(jìn)一步探索必將極大的豐富材料科學(xué)領(lǐng)域的研究，并拓寬該類材料的應(yīng)用領(lǐng)域。

目前，對(duì)于多主元合金的研究，主要包括合金化元素或者熱處理等工藝對(duì)于合金組織結(jié)構(gòu)、相組成、機(jī)械性能、摩擦磨損和腐蝕性能的影響；多主元合金在應(yīng)用領(lǐng)域的探索；多主元合金的形成機(jī)理等。已見(jiàn)諸報(bào)道的多主元合金的組成元素主要圍繞著傳統(tǒng)材料中的元素，如Al、Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu和Zr等主族和過(guò)渡族元素。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高性能的納米胞狀晶組織結(jié)構(gòu)的多主元合金。該合金由于納米級(jí)胞狀晶的組織結(jié)構(gòu)，使多主元合金具有高的壓縮強(qiáng)度和較大的塑性應(yīng)變。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種高性能的納米胞狀晶組織結(jié)構(gòu)的多主元合金，該合金含(摩爾比)：0.5～1.3Al，0.75～1.3Co，0.5～1.4Cr，0.9～1.2Fe，0.8～1.2Ni，0～1.2Si。

所述的多主元合金，合金組織結(jié)構(gòu)主要為納米尺寸的胞狀晶，通過(guò)固溶和析出相強(qiáng)化途徑使得多主元合金具有較高的強(qiáng)度，同時(shí)具有一定的塑性。

所述的多主元合金，該合金組織中納米胞狀晶的寬度約45～75nm，長(zhǎng)度約90～230nm。

所述的多主元合金，該合金的壓縮屈服強(qiáng)度1110-2396MPa，壓縮斷裂強(qiáng)度2273-3012MPa，總應(yīng)變量1.2-20％。

所述的多主元合金，該合金具有綜合優(yōu)異性能時(shí)的成分為(摩爾比)：1?Al，1Co，1Cr，1Fe，1Ni，0.4Si。該合金壓縮屈服強(qiáng)度：1524MPa，壓縮斷裂強(qiáng)度：2826MPa，總應(yīng)變量：12.35％。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明Al-Co-Cr-Fe-Ni-Si多主元合金具有納米尺度的微觀組織結(jié)構(gòu)，Si元素的存在促進(jìn)合金中納米級(jí)胞狀晶的形成，進(jìn)而改善合金的力學(xué)性能，表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，具有較高的強(qiáng)度和較大的塑性應(yīng)變，展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。

2、本發(fā)明納米胞狀晶組織結(jié)構(gòu)的多主元合金通過(guò)常規(guī)的銅模澆鑄即可被成功獲得，無(wú)需后續(xù)處理，因而制備工藝簡(jiǎn)單。

附圖說(shuō)明

圖1為AlCoCrFeNiSi_x(x＝、0.2、0.4、0.6、0.8和1.0)合金的XRD曲線。

圖2為AlCoCrFeNiSi_x合金：(a)0、(b)0.2、(c)0.4、(d)0.6、(e)0.8和(f)1.0的背散射照片。

圖3為AlCoCrFeNiSi_x合金的TEM照片和選區(qū)衍射花樣：(a)0、(b)0.2、(c)0.6、(d)0.6(晶界形貌，內(nèi)嵌圖片為δ相的選區(qū)衍射)、(e)0.8和(f)0.8(圖2e中C處的形貌，內(nèi)嵌圖片為δ相的選區(qū)衍射)。

圖4為AlCoCrFeNiSi_x(x＝0、0.2、0.4、0.6、0.8和1.0)合金的壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)實(shí)施例詳述本發(fā)明。

實(shí)施例1

選擇的多主元合金為AlCoCrFeNiSi_0.2(角標(biāo)為摩爾比)。

本發(fā)明AlCoCrFeNiSi_0.2母合金的冶煉方法為常規(guī)技術(shù)，本實(shí)施例母合金冶煉具體工藝參數(shù)與過(guò)程如下：

本實(shí)施例所用的原材料分別為Al、Co、Cr、Fe、Ni、Si高純金屬(純度不低于99wt.％)；母合金錠采用電弧熔煉，首先將工作腔抽真空至10^-3～10^-4Pa，然后再通入高純氬氣(純度為99.99wt.％)進(jìn)行熔煉；熔煉合金之前，首先將電弧爐中的純Ti金屬錠熔化，通過(guò)氧化反應(yīng)形成氧化鈦以進(jìn)一步降低工作腔內(nèi)氧的分壓；為保證合金鑄錠的成分盡可能均勻，每個(gè)合金鑄錠均需要反復(fù)熔煉3～5次；將合金鑄錠壓碎成小塊，將一定質(zhì)量的小塊合金放入底部帶有小孔(直徑1～1.5mm)的石英管內(nèi)后，將工作腔抽真空至10^-3～10^-4Pa，再進(jìn)行感應(yīng)熔煉，采用銅模澆鑄的方法來(lái)制備，用高純氬氣將石英管內(nèi)的合金熔體噴入正下方的銅模，進(jìn)行銅模澆鑄，獲得直徑為5mm棒狀樣品。