[發明專利]一種利用熱磁耦合制備具有高強韌細晶高熵合金的方法

有效

• 申請號: 201710327601.7
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN107267838B
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 莊艷歆;顧憲宇;王自敏;徐蕾
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C1/03;C22F1/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

本發明屬于高熵合金的形變熱處理技術領域，公開了一種利用熱磁耦合制備具有高強韌細晶高熵合金的方法，該方法步驟包括配料，熔煉合金錠，均勻化處理，軋制，強磁場退火；本發明在材料形變熱處理的過程中施加強磁場，利用組成相之間磁性能的差異，強磁場改變組織的形態和大小，從而影響材料的熱處理過程和效果，制備出具有高強韌的細晶高熵合金。

技術領域

本發明屬于高熵合金的形變熱處理技術領域，特別是在形變退火過程中施加強磁場改變高熵合金的微觀組織結構，并制備出細晶高熵合金。

背景技術

高熵合金是近些年發展起來的一種新型的結構與功能材料，其具有高強度、高硬度、良好的磨損和抗氧化等性能，在航空航天、軍工、電子、儀表儀器等領域具有廣泛的應用前景。自2004年首次報導以來，其研究內容主要集中在鑄態或經過均勻化處理之后的高熵合金，研究合金成分和元素交互作用等對高熵合金金相形成、微觀組織和性能的影響。目前的研究報道主要是通過冷加工變形或者熱處理等方法進一步提高高熵合金的力學性能。

形變熱處理是將塑性變形與熱處理工藝相結合，以提高材料力學性能的一種熱處理復合工藝方法，它是利用了形變強化和相變強化的綜合強化作用，是細化晶粒和調控合金組織性能的有效手段。鑄態合金通過鍛造、軋制加退火等常規形變熱處理方式，可以得到晶粒尺寸在微米級的高熵合金，改善了合金性能。

強磁場在材料科學的物理化學過程、相變、結晶配向等方面取得了很大的成就。強磁場作為一種有效的外場，既可應用與鐵磁性材料，也可以用于非鐵磁性材料，通過影響相變過程中材料的微觀組織、性能，實現新材料制備與改性，強磁場加工已成為開發新型材料的一種重要技術手段。

因此，若能在材料形變熱處理的過程施加強磁場，利用組成相之間磁性能的差異，強磁場有可能改變組織的形態和大小，從而影響材料的熱處理過程和效果，這將會具有非常重要的意義。本發明就是利用這種方法制備出具有高強韌的細晶高熵合金。

發明內容

本發明的目的是利用形變熱處理結合強磁場制備具有高強韌的細晶高熵合金的方法。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種利用熱磁耦合制備具有高強韌細晶高熵合金的方法，包括如下步驟：

步驟1：配料，選取Al、Co、Cr、Fe、Ni元素為原料，其中，Al的摩爾百分比為不超過20％，其余Co、Cr、Fe、Ni的摩爾含量相同，所述的Al、Co、 Cr、Fe和Ni均為純度不低于99.9％wt％的固態純原料；用機械方法去除Al、Co、 Cr、Fe和Ni表面的氧化皮，并超聲波清洗；根據摩爾百分比稱量Al、Co、Cr、 Fe和Ni原料，分別將Cr、Ni混合，Al、Co、Fe混合；

步驟2：熔煉合金錠，在氬氣的保護下用非自耗電弧熔煉爐制備出Cr-Ni中間合金錠，然后再將其它金屬原料和中間合金錠一同放入真空感應熔煉爐中制備出高熵合金錠；

步驟3：均勻化處理，利用電火花切割將高熵合金錠切割成塊狀試樣，對塊狀試樣進行1200℃下保溫10h均勻化處理，改善鑄態試樣的組織均勻性；

步驟4：軋制，將均勻化處理后的合金塊狀樣進行冷軋變形；合金冷軋在室溫下進行，使用同步軋機對高熵合金塊狀樣進行冷軋，以實現50％～95％變形量；

步驟5：強磁場退火，將冷軋后的試樣進行退火實驗并施加強磁場；試樣放置在磁場的中心位置，退火溫度為600～900℃，退火時間為0.5～1.5h，強磁場強度為6～12T，施加強磁場的方向與試樣的軋制方向形成的夾角為0°～90°，如圖2所示。

進一步地，步驟3切割成塊狀試樣的截面尺寸為10mm×5～10mm，長度為 80mm，如圖1所示。