[發明專利]一種CrMnFeCoNiZr高熵合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201611115795.6
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN106756407B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 徐軼;趙安龍;張雷
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C1/02
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙) 51239
• 代理人: 王育信

一種CrMnFeCoNiZr高熵合金及其制備方法，高熵合金由鉻、錳、鐵、鈷、鎳、鋯組成，成分按摩爾比計為Cr_aMn_bFe_cCo_dNi_eZr_f，其中a,b,c,d,e＝0.7～1.2，f＝0.1～2.2。高熵合金的制備方法如下：將金屬MnFe合金、Cr、Co、Ni和Zr單質于真空度10^?3～10^?2Pa下熔煉；熔煉的具體操作是：a在真空度10^?3～10^?2Pa下以18～28kw的功率加熱25～30min，待合金全部熔化后在1860～1880℃保溫9～12min；然后澆鑄冷卻，得到合金錠；b將合金錠重復步驟a反復熔煉兩次，即得到高熵合金。該高熵合金兼具高溫高強度和塑性及室溫高硬度，力學性能優異。

技術領域

本發明涉及一種兼具高溫高強度和塑性及室溫高硬度的高熵合金及其制備方法，屬于金屬材料領域。

背景技術

高熵合金是近年來在新的合金設計理念上發展起來的一類新型合金。它由五種或五種以上主要元素組成，可相應添加次要元素。每種主要元素摩爾含量＞5％，次要元素摩爾含量＜5％。區別于傳統合金的單一主元，多主元的高熵合金具有獨有的高熵效應，大晶格畸變效應，遲滯擴散效應以及雞尾酒效應。這些特點使得高熵合金的綜合力學性能優異，并且高熵合金突破了傳統合金單一主元的發展限制，極大的拓寬了合金的研究范圍。

目前，高熵合金的研究主要涉及合金成分設計，相形成機理，主要組成元素對合金組織，力學性能的影響，熱處理對高熵合金組織和性能的影響，制備和應用等，例如，Al-Ti-V-Cr-Mn-Fe-Co-Ni-Cu，AlCrTiFeZnCu，CoCrFeNiTiAl，CrMnFeCoNi等。有研究表明CrMnFeCoNi合金在-200～20℃的力學性能比較優異，工程應變在0.7～0.55之間，對應的強度在1300～750MPa。但在一定溫度范圍內，隨著溫度的升高，應變逐漸降低，強度逐漸降低。在實際應用中，高熵合金不可避免地被用于高溫環境下，因此對高熵合金在高溫下的力學性能十分重要，而已有研究表明大多數高強度高熵合金一般塑性很差，而塑性優異的高熵合金一般強度較低，很難實現強度和塑性的匹配。

發明內容

針對現有高熵合金強塑性匹配差的問題，本發明的第一發明目的是提供一種兼具高溫高強度和塑性及室溫高硬度的高熵合金，所述高熵合金力學性能優異，強韌性匹配好。

本發明實現其第一發明目的所采取的技術方案是：一種CrMnFeCoNiZr高熵合金，由鉻(Cr)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鋯(Zr)組成，所述高熵合金成分按摩爾比計為Cr_aMn_bFe_cCo_dNi_eZr_f，其中a,b,c,d,e＝0.7～1.2，f＝0～2.2。

本發明的第二發明目的是提供一種兼具高溫高強度和塑性及室溫高硬度的高熵合金的制備方法，所述方法簡單可靠，安全性好，成本低。

本發明實現其第二發明目的所采取的技術方案是：一種上述CrMnFeCoNiZr高熵合金的制備方法，所述方法具體操作如下：

將金屬Cr單質、MnFe合金、Co單質、Ni單質、Zr單質置于熔煉爐內，于真空度10^-3～10^-2Pa下進行熔煉，其中各組分的摩爾比計為Cr_aMn_bFe_cCo_dNi_eZr_f，a,b,c,d,e＝0.7～1.2，f＝0.1～2.2；