[發明專利]一種多元高熵合金的制備方法

有效

• 申請號: 201711464607.5
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108165866B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 薛祥義;焦勇;吳天棟;張利軍;周中波
• 申請（專利權）人: 西安西工大超晶科技發展有限責任公司
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C1/02;C22C1/03
• 代理公司: 61200 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 安彥彥

一種多元高熵合金的制備方法，該多元高熵合金由Al、Cr、Fe、Nb、Ni、V、Ti、Zr八種元素中的至少五種元素組成，多元高熵合金中任意兩元素之間的原子比為1:1，將原材料倒入模具中壓制成電極塊；將壓制好的電極塊組焊成自耗電極；通過三次熔煉，冷卻后獲得多元高熵合金光錠。原材料多為鈦合金、鋯合金制備領域常用的原材料，獲得容易且不需要經過特殊處理。原材料粒度、尺寸控制均勻，便于原料混合均勻，利于化學成分均勻性控制。本發明的高熵合金制備方法簡單、工藝過程易于產業化，更適用于制備大規格多元高熵合金鑄錠。

技術領域

本發明屬于合金材料及其制備技術領域，涉及一種多元高熵合金的制備方法。

背景技術

高熵合金作為一種新型合金，突破了傳統合金一種或者兩種元素為基的成分設計，以5種以上元素混合制成，其中每種元素原子百分比都在5％到35％之間。由于其本身特有的高熵效應，抑制了脆性的金屬間化合物形成，可形成簡單的FCC或BCC結構甚至是非晶相，從而擁有很多傳統合金不具備的良好性能,如高硬度，良好的耐腐蝕性、耐磨性、耐高溫性、高加工硬化性能。隨著高熵合金研制的日趨成熟，將會有越來越多的高熵合金有望進入工業化生產從而得到應用。

目前高熵合金的制備主要采用粉末冶金或真空非自耗熔鑄方法制備。上述兩種方法雖然也能制備出合格的高熵合金，但存在制備的合金規格較小，無法規模化應用的缺陷。粉末冶金方法由于設備的限制能制備的鑄錠規格較小，且成本較高。真空非自耗熔鑄方法先將合金完全熔化后在模具中澆注成鑄錠，鑄錠在冷卻過程中容易形成各類冶金缺陷，另外由于模具尺寸限制，也難以獲得中大規格鑄錠。因此需要一種更好的方法來實現大規格高熵合金鑄錠的制備。

發明內容

針對現有高熵合金制備技術存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種多元高熵合金的制備方法，便于經濟的制備化學成分均勻、無冶金缺陷的大規格高熵合金鑄錠。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種多元高熵合金的制備方法，該多元高熵合金由Al、Cr、Fe、Nb、Ni、V、Ti、Zr八種元素中的至少五種元素組成，多元高熵合金中任意兩元素之間的原子比為1:1，制備步驟如下：

步驟一：根據多元高熵合金中的元素選擇所需原材料；

步驟二：根據多元高熵合金中的各元素原子比計算所需原材料的重量，并將原材料混合均勻；

步驟三：將混合好的原材料倒入模具中壓制成電極塊；

步驟四：將壓制好的電極塊組焊成自耗電極；

步驟五：一次熔煉：將步驟四制備的自耗電極在采用真空自耗電弧熔煉方法進行熔煉，冷卻后獲得一次錠；

步驟六：二次熔煉：將步驟五獲得的一次錠倒置作為自耗電極，采用真空自耗電弧熔煉方法進行二次熔煉，冷卻后獲得二次錠；

步驟七：三次熔煉：將步驟六獲得的二次錠倒置作為自耗電極在真空自耗電弧爐中進行三次熔煉，冷卻后獲得多元高熵合金光錠。

本發明進一步的改進在于，原材料是純金屬或是該多元高熵合金中兩種元素組成的合金。

本發明進一步的改進在于，原材料為屑狀或顆粒狀。

本發明進一步的改進在于，屑狀原材料尺寸要求為：長度≤30mm，寬度≤8mm，厚度≤1mm；顆粒狀原材料粒度要求≤12mm。

本發明進一步的改進在于，步驟二中，若是加入鋁元素，Al元素按配比計算值的1.02倍加入。

本發明進一步的改進在于，步驟二中，混合均勻是在V型混料機中實現的；步驟三中，將壓制好的電極塊采用等離子弧焊接方法組焊成自耗電極。