[發明專利]一種高熵合金及其制備方法有效

申請號：	201810395877.3	申請日：	2018-04-27
公開（公告）號：	CN108642362B	公開（公告）日：	2020-07-10
發明（設計）人：	劉詠;韓六六	申請（專利權）人：	中南大學
主分類號：	C22C30/00	分類號：	C22C30/00;C22C1/02
代理公司：	長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213	代理人：	魏龍霞
地址：	410000 ***	國省代碼：	湖南;43
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種合金及其制備方法
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【說明書】：

本發明公開了一種高熵合金，該高熵合金中的元素成分為非等原子比的Cr元素、Fe元素、Co元素、Ni元素和Ta元素。本發明還公開了一種高熵合金的制備方法：按照合金的元素的計量比稱取Ta塊、Co塊、Cr塊、Ni塊和Fe塊；再將稱取的各原料置于電弧熔煉爐中進行熔煉，熔煉完成，即得到高熵合金。本發明的高熵合金在中高溫下的壓縮性能優良，且在室溫下具備較好的塑性，是一種綜合力學性能優良的合金，滿足航天材料的應用。

技術領域

本發明屬于高熵合金領域，尤其涉及一種高熵合金及其制備方法。

背景技術

近年來，高熵合金(HEA)得到了人們的廣泛關注。然而以往的研究表明，具有體心立方晶體結構的高熵合金具有良好的強度，但是塑性較差；具有面心立方的高熵合金具有優異的延展性，但材料結構的強度不能滿足人們的需求。FeCoCrNiMn基(FCC結構)和難熔高熵合金(BCC結構)為代表的是當前高熵合金體系中最常見的兩種類型，由于FCC結構特有的滑移系較多導致其塑性較好但強度較低，相反的，BCC結構的材料塑性較低但是強度較高。

航天材料中需要研究一種高溫承載結構材料，對于在高溫應用的材料，高溫軟化現象普遍存在，提高材料高溫性能的重要方法之一就是提高材料的熔點，即采用組分熔點都較高形成難熔高熵合金。難熔高熵合金與常規高溫合金相比，具有更好的耐高溫軟化性，然而，難熔高熵合金系統的高密度(＞10g/cm³)、低室溫延展性等缺點限制了它們的結構應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，提供一種高熵合金及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種高熵合金，該高熵合金中的元素成分為非等原子比的Cr元素、Fe元素、Co元素、Ni元素和Ta元素。

上述的高熵合金，優選的，所述Cr元素和Fe元素的摩爾量相同，所述Co元素和Ni元素的摩爾量相同。

上述的高熵合金，優選的，Cr元素的原子百分含量為18.5％-19.5％，Fe元素的原子百分含量為18.5％-19.5％，Co元素的原子百分含量為24.5％-25.5％，Ta元素的原子百分含量為8％-12％。

本發明選擇FeCoCrNi基高熵合金作為基體，這提供了良好的塑性，并通過加入Ta形成共晶組織，形成一種雙相合金，提高了材料的高溫強度。兩相中一相增強一相增韌，既解決了現有技術中難熔高熵合金塑性不好，又解決了FCC高熵合金高溫強度不足。

在此基礎上，本發明還調整了高熵合金中各元素的比例，將Co,Ni比例提高，Fe,Cr比例降低，選擇了非等摩爾比的形式添加，提高了材料的高溫性能。

作為一個總的發明構思，本發明還提供一種上述的高熵合金的制備方法，包括以下步驟：

(1)按照Cr元素的原子百分含量為18.5％-19.5％，Fe元素的原子百分含量為18.5％-19.5％，Co元素的原子百分含量為24.5％-25.5％，Ta元素的原子百分含量為8％-12％，稱取Ta塊、Co塊、Cr塊、Ni塊和Fe塊；

(2)將步驟(1)稱取的各原料置于電弧熔煉爐中進行熔煉，熔煉完成，即得到所述高熵合金。

本發明的共晶組織的高熵合金，在冷卻過程中，形成共晶組織的過固溶度較大，過冷度較大，共晶組織在極短的時間內形成，得到的組織均勻細小。