[發明專利]一種高耐蝕的非晶高熵合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201611066271.2
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN106756636B
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 席生岐;楊喜崗;周赟;鄭良棟;孫崇鋒
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C22C45/00
• 分類號: C22C45/00;B22F3/14;B22F9/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

本發明公開了一種高耐蝕的非晶高熵合金及其制備方法，該高熵合金按該高熵合金按原子分數：Fe：15％～20％、Cr：7～15％、Al：7～15％、Cu：2～8％、Ni：20％～27％、Si：25％～35％。本發明主要利用機械合金化非平衡制備工藝，將金屬和非金屬(鐵粉、鉻粉、鋁粉、銅粉、鎳粉和硅粉)按照一定比例均勻混合后研磨，形成非晶高熵合金粉末。在晶化溫度以下，將非晶高熵合金粉末進行超高壓固結，冷卻至室溫，最終獲得高硬度、耐腐蝕的大塊非晶高熵合金。該大塊非晶高熵合金硬度達到1100～1120HV，抗腐蝕能力遠遠超過304L不銹鋼，能夠滿足特殊場合的使用需求。

技術領域

本發明屬于合金材料技術領域，具體涉及一種高硬度、耐腐蝕的大塊非晶高熵合金及其制備方法。

背景技術

大塊非晶合金沒有晶態材料的長程有序，因而不存在影響合金性能的空位、位錯、層錯、晶界等缺陷，具有優異的力學性能。同時，大塊非晶合金在結構和成分上都比晶態合金更均勻，因而具有更高的抗腐蝕性能。由于諸多的優異特點，大塊非晶材料在機械、通訊、航空航天、汽車工業、化學工業、運動器材乃至國防軍事上具有廣泛的應用潛力。因而大塊非晶材料一直是材料研究中的一個熱門研究領域，研發合適的工藝獲取大塊非晶材料是材料研究工作者的長期努力目標。然而，大塊非晶材料主要是通過液態金屬直接快速凝固的方式進行制備的。雖然液態金屬快速凝固法在直接制備大塊非晶材料方面比較有吸引力，但是這些方法只能應用在那些非晶形成能力極強的合金系中，并且所制備的合金樣品的最大尺寸限制在幾十mm以下。因此，為了克服液態金屬直接凝固法制備大塊非晶材料在尺寸上受到的限制，利用非晶粉末來制備大塊非晶將是一條重要的途徑。

發明內容

本發明提供一種高硬度、耐腐蝕的大塊非晶高熵合金及其制備方法，該方法制備的大塊非晶高熵合金具有優異的腐蝕性能和較好的力學性能，達到了高硬度、耐腐蝕高熵合金的要求。

為達到上述目的，本發明采用的如下技術方案：

一種高耐蝕的非晶高熵合金，按該高熵合金按原子分數：Fe：15％～20％、Cr：7～15％、Al：7～15％、Cu：2～8％、Ni：20％～27％、Si：25％～35％，其余為雜質。

一種高耐蝕的非晶高熵合金的制備方法，

1、將鐵粉、鉻粉、鋁粉、銅粉、鎳粉和硅粉配制并混合均勻后裝入棒磨罐中，同時將振動棒磨機的棒磨罐抽真空至-0.8～-0.95KPa，然后向其中充入保護氣體(氬氣)，將混合粉體機械研磨25～35h，其中設置振動棒磨機的轉速為800～1000rmp/min，振幅10～15mm，長度為500～600mm不銹鋼棒作為棒磨介質，棒料比為50:1～70:1。

2、研磨結束后將振動棒磨機的棒磨罐抽真空至-0.8～-0.95KPa，然后向其中充入無水乙醇，其中充入的無水乙醇的體積為振動棒磨機內棒磨罐容積的10～15％。繼續研磨30～40min后將非晶態高熵合金粉末取出。

3、將粉末靜置20～30h后濾去上層清液，置于真空干燥箱中。其中，首先將干燥箱抽真空至-0.8～-0.95KPa，然后升溫至70～75℃干燥8～12h，得到非晶態高熵合金粉末，將該粉末真空封裝保存。

4、在晶化溫度以下，利用超高壓固結技術將非晶態高熵合金粉末制備成大塊非晶快材。具體如下：

1)在金剛石模具腔體內表面鋪放一層石墨紙，形成還原性環境，同時有利于超高壓固結后順利取樣。

2)將制得的非晶態高熵合金粉末裝入金剛石模具中，經過振實粉末，放入高壓六面頂壓機進行超高壓固結。

3)在進行超高壓固結時，在室溫下升壓至1～2GPa并保壓10～30min，然后升高壓強至4～5GPa，再以10～20℃/min的升溫速度升溫至300～375℃，并在該條件下熱壓固結0.5～1.0h。