[發(fā)明專利]一種超細(xì)晶含Al多主元高熵合金及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811091625.8
• 申請(qǐng)日: 2018-09-19
• 公開（公告）號(hào): CN109136715B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳林;卿陪林;楊途才
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 百色學(xué)院
• 主分類號(hào): C22C30/00
• 分類號(hào): C22C30/00;C22C1/02;C22F1/16
• 代理公司: 北京天奇智新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 韋莎

本發(fā)明公開了一種超細(xì)晶含Al多主元高熵合金及其制備方法，該高熵合金由Al、Co、Cr、Fe、Ni、Ti和Nb組成，按原子比記為Al_20?xCo₂₀Cr₂₀Fe₂₀Ni₂₀(Ti_yNb_1?y)_x，其中0<x<20；0<y<1。本發(fā)明采用真空電弧熔煉和等徑角擠壓相結(jié)合的方法制備高熵合金；首先通過真空電弧熔煉得到合金圓棒，然后通過等徑角擠壓制備出大塊體超細(xì)晶高熵合金，再通過后續(xù)的退火處理調(diào)節(jié)合金的強(qiáng)塑性。本發(fā)明通過添加一定量的Ti、Nb置換Al提高該合金的高溫抗蠕變性能，同時(shí)增加了BCC固溶體的形成，改善抗氧化性；等徑角擠壓和退火處理能改善強(qiáng)度、塑性和抗氧化性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超細(xì)晶含Al多主元高熵合金及其制備方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的合金均以一種或兩種元素為主，通過添加少量的其他元素以達(dá)到某些特定的性能要求。中國(guó)臺(tái)灣的葉均蔚教授，提出了全新的合金體系，即多主元高熵合金：“多主元高熵合金就是多種元素為主，主要元素五種以上。其中每種主要元素的原子百分比介于5％與35％之間，沒有一種組元在原子百分比上會(huì)超過50％進(jìn)而成為唯一主要元素。”該合金在熱力學(xué)上具有很高的熵值，動(dòng)力學(xué)上具有原子遲緩擴(kuò)散效應(yīng)，晶體結(jié)構(gòu)上具有晶格扭曲效應(yīng)此外多種元素的特性和它們之間的復(fù)雜作用使高熵合金呈一種雞尾酒效應(yīng)。這些特性是高熵合金相比傳統(tǒng)合金更不傾向于形成金屬間化合物且更容易形成簡(jiǎn)單的固溶體結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)甚至非晶結(jié)構(gòu)。多主元高熵合金具有較高的強(qiáng)度，良好的耐磨性、高加工硬化、耐高溫軟化、耐高溫氧化、耐腐蝕和高電阻率等優(yōu)異性能，這是許多傳統(tǒng)合金所無法比擬的。

AlCoCrFeNi高熵合金是典型的BCC結(jié)構(gòu)高熵合金，具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，但在高溫時(shí)的強(qiáng)度、塑性不夠和抗高溫氧化性較低而限制了其成為新一代高溫結(jié)構(gòu)材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)出現(xiàn)的上述問題，提供一種超細(xì)晶含Al多主元高熵合金及其制備方法，本發(fā)明的超細(xì)晶高熵合金為BCC結(jié)構(gòu)，在高溫時(shí)具有優(yōu)異的組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和綜合性能良好。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種超細(xì)晶含Al多主元高熵合金，由Al、Co、Cr、Fe、Ni、Ti和Nb組成，按原子比記為Al_20-xCo₂₀Cr₂₀Fe₂₀Ni₂₀(Ti_yNb_1-y)_x，其中0<x<20；0<y<1。

進(jìn)一步的，所述Al、Co、Cr、Fe、Ni、Ti和Nb均為純度不低于99.5wt％的固態(tài)純?cè)稀?/p>

進(jìn)一步的，所述x＝10，y＝0.5。

所述超細(xì)晶含Al多主元高熵合金的制備方法，包括以下步驟：

步驟(1)：將Al、Co、Cr、Fe、Ni、Ti和Nb單質(zhì)小顆粒按成分配比進(jìn)行配料，其中各元素配比為：Al_20-xCo₂₀Cr₂₀Fe₂₀Ni₂₀(Ti_yNb_1-y)_x，其中0<x<20；0<y<1；

步驟(2)：將步驟(1)中配好的材料置于熔煉爐內(nèi)，低熔點(diǎn)材料置原料芯部，高熔點(diǎn)材料置于低熔點(diǎn)材料四周，以降低元素的燒損率，關(guān)閉爐門，抽真空至真空度(1-5)×10^-3Pa，然后充入氬氣，該抽真空-充氬氣步驟重復(fù)三次以上以清洗真空室；