[發(fā)明專利]一種MoCrFeMnNi高熵合金及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711173700.0
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN108149117B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 喇培清;肖海波;楊理潔;魏玉鵬;魏孔振;王乾龍;郭鑫;馬應(yīng)霞
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州理工大學(xué)
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C1/02;C22F1/00
• 代理公司: 北京市邦道律師事務(wù)所 11437
• 代理人: 段君峰;薛艷

本發(fā)明屬于高熵合金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種MoCrFeMnNi高熵合金及其制備方法。本發(fā)明公開了一種具有更高硬度的MoCrFeMnNi高熵合金。該MoCrFeMnNi高熵合金由等摩爾比的Mo、Cr、Fe、Mn和Ni元素組成，其制備過程包括：步驟S1，按質(zhì)量百分比計，秤取反應(yīng)原料；步驟S2，對反應(yīng)原料進行混合處理并壓制獲得胚體；步驟S3，進行鋁熱反應(yīng)獲得MoCrFeMnNi高熵合金；步驟S4，對獲得MoCrFeMnNi高熵合金進行退火處理。采用本發(fā)明的方法獲得的MoCrFeMnNi高熵合金，不僅具有更高的硬度，而且制備工藝簡單，加工成本低能耗小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高熵合金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種MoCrFeMnNi高熵合金及其制備方法。

背景技術(shù)

多主元高熵合金是一種采用新的材料設(shè)計理念制備得到的材料，其中多主元高熵合金一般含有5種或5種以上元素，并且每種元素含量在5％～35％之間，所有主要元素的原子百分比含量基本相當(dāng)。由于高熵合金具有高硬度、耐腐蝕、耐高溫氧化等優(yōu)異的性能，越來越引起了人們的廣泛關(guān)注和研究。

現(xiàn)在高熵合金很多研究的合金系是由Cr、Fe、Co和Ni等四個過渡族金屬元素加上一兩個其它元素熔煉而成的高熵合金，這四種元素有很好的互溶性。目前研究較多的是添加Al元素，研究鋁含量的變化對高熵合金合金性能和組織的影響。在公布號為CN107267843A的中國專利申請文件中，公開了一種AlCoCrFeNi高熵合金及其制備方法，采用該文件中的方法制備而成的AlCoCrFeNi高熵合金平均硬度只有550HV，無法滿足一些對硬度要求更高工況的使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種具有更高硬度的MoCrFeMnNi高熵合金。該MoCrFeMnNi高熵合金由等摩爾比的Mo、Cr、Fe、Mn和Ni元素組成，并且其相組成包括面心立方、體心立方以及σ析出相。

該MoCrFeMnNi高熵合金的制備方法，具體包括以下步驟：

步驟S1，秤取反應(yīng)原料；按質(zhì)量百分比計，反應(yīng)原料包括Mo粉末25％～27％、Cr粉末13％～15％、Fe₂O₃粉末21％～22％、Mn粉末14％～15％、Ni粉末15％～16％、Al粉末7％～8％以及KClO₃粉末2％；

步驟S2，對反應(yīng)原料進行混合處理,并對混合后的反應(yīng)原料進行加壓處理，獲得圓餅狀坯體；

步驟S3，首先將坯體放入燃燒合成反應(yīng)釜內(nèi)，并在坯體上表面放置引燃劑；其次向反應(yīng)釜內(nèi)充入1MPa～3MPa氬氣，保持5min～15min后排出氣體；待反應(yīng)釜內(nèi)溫度加熱至110℃～130℃時再次排出反應(yīng)釜內(nèi)殘余的氣體；然后再次向反應(yīng)釜內(nèi)充入氬氣，使反應(yīng)釜內(nèi)壓強上升至4MPa～6MPa；待反應(yīng)釜內(nèi)溫度升至160℃～180℃時，在反應(yīng)釜內(nèi)發(fā)生鋁熱反應(yīng)；最后待鋁熱反應(yīng)完成并冷卻至室溫后，獲得塊狀MoCrFeMnNi高熵合金；

步驟S4，對獲得的塊狀MoCrFeMnNi高熵合金進行退火處理并隨爐冷卻至室溫；其中，退火處理的溫度為700℃～800℃，退火時間為6h～12h。

優(yōu)選的，在所述步驟S1中，反應(yīng)原料中Mo粉末、Cr粉末、Fe₂O₃粉末、Mn粉末、Ni粉末和Al粉末的分析純均為99％以上。

進一步優(yōu)選的，在所述步驟S1中，按質(zhì)量百分比計，反應(yīng)原料中Mo粉末為25.53％、Cr粉末為13.84％、Fe₂O₃粉末為21.25％、Mn粉末為14.62％、Ni粉末為15.58％、Al粉末為7.18％以及KClO₃粉末為2％。

優(yōu)選的，在所述步驟S2中，采用30MPa～50MPa的壓力對反應(yīng)原料進行坯體壓制。