[發(fā)明專(zhuān)利]一種高熵合金擠墩復(fù)合改性方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711143614.5
• 申請(qǐng)日: 2017-11-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107881443B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李洪洋;曾申濤;張晶;宋明龍;蔡艾君
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22F1/00
• 分類(lèi)號(hào): C22F1/00;C22C30/02
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本發(fā)明涉及一種專(zhuān)門(mén)針對(duì)高熵合金材料的熱加工與晶粒細(xì)化的塑性改性方法，制備組織均勻的高性能高熵合金材料的方法。本發(fā)明的目的主要在于：提供一種針對(duì)高熵合金服役要求的擠墩復(fù)合塑性改性方法。針對(duì)高熵合金的熱加工特點(diǎn)，采用先墩再擠，擠完再墩，反復(fù)墩擠的方法，有效控制變形過(guò)程中高熵合金材料內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)，提高三向壓縮應(yīng)力，有效抑制晶格畸變誘發(fā)的微裂紋的萌生與擴(kuò)展，細(xì)化晶粒，提高綜合力學(xué)性，實(shí)現(xiàn)高熵合金的有效改性。擠墩復(fù)合工藝易于實(shí)現(xiàn)，成本低廉，能夠獲得組織性能均勻優(yōu)良的高熵合金錠坯材料，有效提高其服役能力，采用該方法不僅能促進(jìn)高熵合金的大批量使用，而且還可以有效改善以及控制高熵合金的力學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種專(zhuān)門(mén)針對(duì)高熵合金材料熱加工與晶粒細(xì)化的塑性改性方法。

背景技術(shù)

高熵合金是近年來(lái)廣受關(guān)注的新興材料，具有高硬度、高強(qiáng)度、高耐磨性和高耐腐蝕性等良好的力學(xué)、物理及化學(xué)性能，在現(xiàn)代工程領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。但由于高熵合金晶格畸變嚴(yán)重，鑄態(tài)組織為典型的枝晶結(jié)構(gòu)，在高溫變形條件下塑性較低，同時(shí)由于鑄造缺陷的存在，經(jīng)過(guò)高溫鍛造后易開(kāi)裂，其優(yōu)異的力學(xué)性能在工程應(yīng)用中無(wú)法得到充分發(fā)揮，極大地限制了高熵合金的大規(guī)模工程應(yīng)用。為了消除鑄造缺陷，對(duì)高熵合金通常采用鍛造改性。

高溫鍛造是重要的材料加工技術(shù)，可以閉合微裂紋，打碎樹(shù)枝晶，有效改善材料的組織性能，是金屬材料的重要改性方法。但高熵合金由于晶格畸變嚴(yán)重，鍛造過(guò)程中易形成裂紋，極大的阻礙了塑性加工鍛造改性工藝的應(yīng)用。

鐓粗加工是鍛造加工中使鍛件坯料髙度減小，橫截面積增大的成形工藝。鐓粗時(shí)，由于材料上下兩個(gè)端面與鍛造設(shè)備砧板之間存在接觸摩擦，引起材料不均勻流動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致材料不同區(qū)域的溫度、受力情況、變形程度、組織轉(zhuǎn)變等不均勻，而對(duì)于高熵合金鐓粗來(lái)說(shuō)，由于上述問(wèn)題與晶格畸變問(wèn)題的共同作用，常易在側(cè)表面產(chǎn)生縱向或呈45°方向的裂紋。

擠壓，是對(duì)置于模具模腔(或擠壓筒)內(nèi)的金屬坯料施加外力，迫使金屬?gòu)哪？字袛D出，獲得所需端面形狀、尺寸并具有一定力學(xué)性能的擠壓制件的塑性加工方法，其應(yīng)力狀態(tài)是典型的三向壓應(yīng)力，可以有效閉合微裂紋。

鑒于此，本發(fā)明提出一種簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)的塑性加工方法，即擠墩復(fù)合改性方法，擠墩復(fù)合可以改善材料內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)，提高三向壓應(yīng)力，降低拉應(yīng)力水平以提高材料成形性能的鍛造方法，對(duì)于提高高熵合金塑性加工性能具有重要的作用和意義。通過(guò)對(duì)高熵合金錠坯施加充分多次擠墩復(fù)合加工，有效控制塑性加工過(guò)程中錠坯內(nèi)部應(yīng)力分布，形成針對(duì)變形過(guò)程特征的梯度三向壓縮應(yīng)力，有效抑制高熵合金變形過(guò)程中微裂紋的萌生與擴(kuò)展，細(xì)化晶粒，完成對(duì)高熵合金微觀組織的精細(xì)化有效控制，實(shí)現(xiàn)高效塑性改性，此過(guò)程可以在傳統(tǒng)擠壓筒及鍛錘等加工設(shè)備上實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單易行，易推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：提供一種針對(duì)高熵合金服役要求的擠墩復(fù)合塑性改性方法。針對(duì)高熵合金的熱加工特點(diǎn)，采用先墩再擠，擠完再墩，反復(fù)墩擠的方法，有效控制變形過(guò)程中高熵合金材料內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)，提高三向壓縮應(yīng)力，有效抑制晶格畸變誘發(fā)的微裂紋的萌生與擴(kuò)展，細(xì)化晶粒，提高綜合力學(xué)性，實(shí)現(xiàn)高熵合金的有效改性。

擠墩復(fù)合工藝易于實(shí)現(xiàn)，成本低廉，能夠獲得組織性能均勻優(yōu)良的高熵合金錠坯材料，有效提高其服役能力，采用該方法不僅能促進(jìn)高熵合金的大批量使用，而且還可以有效改善以及控制高熵合金的力學(xué)性能。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明擠墩復(fù)合改性方法采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

第一步：高熵合金原始毛坯的制作。按照錠坯尺寸下料高熵合金棒料，然后將根據(jù)高熵合金的組織成份的不同，加熱到900℃-1200℃的起始溫度，按照棒料厚度0.8-1min/mm進(jìn)行保溫處理，保溫12-100h，促使其內(nèi)部組織均勻。