[發明專利]一種提高面心立方結構高熵合金拉伸強度的方法

在審

• 申請號: 201810607903.4
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN108754463A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 喬珺威;夏志海;石曉輝;張敏;楊慧君;吳玉程
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C23C18/36
• 分類號: C23C18/36;C23C18/18
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

本發明公開了一種提高面心立方結構高熵合金拉伸強度的方法，在以硫酸鎳為主鹽、次亞磷酸鈉為還原劑、檸檬酸為絡合劑、氟化氫銨和氫氧化鈉為緩沖劑、氫氟酸為加速劑以及硫脲為穩定劑的化學鍍液中，通過鎳原子的自催化作用，引發硫酸鎳主鹽與還原劑之間的氧化還原反應，最終將溶液中的鎳離子以及次亞磷酸根中的磷離子還原為相應原子并共沉積到高熵基體表面，形成Ni?P非晶鍍層。本發明通過在基體的表面沉積一層具有高強度的Ni?P非晶來達到降低同應變情況下高熵基體上應力值的目的，從而提高材料的整體拉伸強度。此外，隨著鍍層厚度的增加，材料的強度呈現正的相關性。

技術領域

本發明涉及一種提高面心立方（FCC）結構高熵合金拉伸強度的方法，屬于材料技術研究領域。

背景技術

高熵合金由于其獨特的組織結構特征而具有許多優異的性能，比如高強度、高硬度、耐腐蝕、抗氧化以及良好的耐磨抗疲勞性等，因而近年來受到人們的廣泛關注。然單論面心立方結構的高熵合金，它們往往表現出低強度、大塑性的特點，這在一定程度上限制了其作為工程材料的應用。迄今為止，為了優化面心立方結構高熵合金的力學性能，擴展其應用領域，人們做了大量的研究與探索。例如，王重等人（王 重,林萬明,馬勝國.冷軋對Al₁₀Cu₂₅Co₂₀Fe₂₀Ni₂₅高熵合金組織結構及力學性能的影響.材料工程.2015,43(8):50-55.）研究了冷軋對Al₁₀Cu₂₅Co₂₀Fe₂₀Ni₂₅高熵合金組織結構及力學性能的影響，結果表明軋制處理后的合金由于位錯強化和加工硬化效應強度得到顯著提高，而斷裂伸長率較鑄態合金卻大幅下降。此外，通過對面心立方高熵合金添加一定量的合金元素可以促進固溶強化和析出強化作用，從而提升合金的綜合力學性能。最近，化學沉積作為一種常用的表面涂層技術被應用于提高大塊非晶合金的室溫壓縮塑性，這主要得益于鍍層材料能夠抑制非晶基體中剪切帶及裂紋的擴展，并激發其多重剪切帶的形核與增殖。

發明內容

本發明旨在提供一種提高面心立方結構高熵合金拉伸強度的方法，在Al_0.3CoCrFeNi高熵合金表面鍍上一層Ni-P合金形成晶體-非晶體結構的復合材料，由于Ni-P非晶鍍層具有較高的強度，因此鍍膜后的復合材料相比高熵基體拉伸強度有較大提高。

本發明構思：對于一些強度低而塑性好的面心立方（FCC）結構高熵合金，基于FCC結構高熵合金具有大塑性、低強度等特點，通過在高熵基體表面化學鍍Ni-P合金，以此來提高高熵合金的拉伸強度。通過在其表面化學沉積一層Ni-P非晶形成高熵合金/Ni-P復合材料來提高高熵合金的拉伸強度。由于高熵基體與Ni-P非晶在力學性能上的差異性，制備得到的復合材料在拉伸過程中二者之間產生相互作用，塑性基體的存在可以抑制非晶鍍層中剪切帶的擴展以及初級裂紋的形成，延緩了Ni-P鍍層的早期斷裂失效，而非晶鍍層的高強度則能夠緩和高熵基體上的應力值，最終提高了高熵合金的拉伸強度。

本發明提供了一種提高面心立方結構高熵合金拉伸強度的方法，在以硫酸鎳為主鹽、次亞磷酸鈉為還原劑、檸檬酸為絡合劑、氟化氫銨和氫氧化鈉為緩沖劑、氫氟酸為加速劑以及硫脲為穩定劑的化學鍍液中，通過鎳原子的自催化作用，引發硫酸鎳主鹽與還原劑之間的氧化還原反應，最終將溶液中的鎳離子以及次亞磷酸根中的磷離子還原為相應原子并共沉積到高熵基體表面，形成Ni-P非晶鍍層。

所述的提高面心立方結構高熵合金拉伸強度的方法，包括以下步驟：

（1）配制化學鍍液：