[發(fā)明專利]一種輕質(zhì)高強高韌NbTiVZrAlx鑄態(tài)高熵合金在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201811231617.9 | 申請日： | 2018-10-22 |
| 公開（公告）號： | CN110699587A | 公開（公告）日： | 2020-01-17 |
| 發(fā)明（設計）人： | 汪濤;張陜南;陸永發(fā);許金亮;王春雨;未文超 | 申請（專利權(quán)）人： | 南京航空航天大學 |
| 主分類號： | C22C30/00 | 分類號： | C22C30/00;C22C1/02 |
| 代理公司： | 32203 南京理工大學專利中心 | 代理人： | 鄒偉紅 |
| 地址： | 210016*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 高熵合金 輕質(zhì)高強 鑄態(tài) 應用前景廣闊 綜合力學性能 斷裂應變 摩爾比 主相 屈服 表現(xiàn) | ||
本發(fā)明公開了一種輕質(zhì)高強高韌NbTiVZrAlx鑄態(tài)高熵合金，所述輕質(zhì)高強高韌NbTiVZrAlx鑄態(tài)高熵合金，其中Nb：Ti：V：Zr：Al的摩爾比依次為：1.0：1.0：1.0：1.0：0.1~0.4。本發(fā)明所述高熵合金組織均勻，主相為BCC結(jié)構(gòu)，其屈服強度為1177MPa～1367MPa，抗壓強度為1452MPa～1667MPa，斷裂應變18%～27%，密度為6.12g?cm?3～6.35g?cm?3，表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合力學性能，具有較高的強度和可觀的塑性，應用前景廣闊。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及金屬材料及其制備領(lǐng)域，提供了一種輕質(zhì)高強高韌NbTiVZrAlx鑄態(tài)高熵合金。
背景技術(shù)
高熵合金是一種超級固溶體合金，一般由五種及以上金屬或非金屬元素以等比或近等原子比的方式組合而成。為了突破研究的限制，學者們將高熵合金的定義擴延到合金內(nèi)每種主元在體系中所占比例可以在5at.%-35at.%之間。區(qū)別于傳統(tǒng)合金，高熵合金中的任何一種元素都不能作為合金體系的主導元素，整個合金的特性是多種元素共同作用的結(jié)果；傳統(tǒng)合金設計理念認為，合金組元數(shù)越多，越容易形成脆性金屬間化合物等復雜相，對合金性能不利，限制合金的運用，而大量實驗表明，由于混合熵較高，高熵合金更容易形成簡單固溶體相；高熵合金的晶格畸變效應、遲滯擴散效應以及“雞尾酒”效應使得合金表現(xiàn)出優(yōu)異的力學性能、良好的耐磨性、耐高溫氧化、抗高溫蠕變、耐腐蝕、磁電性能良好、高電阻率等。綜合以上，高熵合金擁有較好的研究前景，同時靈活的設計思路也大大擴寬了工程材料的研究領(lǐng)域。
Nb-Ti-V-Zr-Al是俄羅斯Stepanov N D等人提出的一種新型輕質(zhì)高熵合金體系，旨在兼顧高熵合金優(yōu)異力學性能的同時，降低其密度，使它們能夠被運用到更廣泛的領(lǐng)域。Stepanov N D等人將Al元素引入NbTiVZr高熵合金中，設計出AlxNbTiVZr (x=0,0.5,1.0,1.5)高熵合金體系，合金熔煉后經(jīng)均勻化退火熱處理，其中無Al添加的NbTiVZr合金為單相BCC結(jié)構(gòu)，含Al系AlxNbTiVZr (x=0.5,1.0,1.5)合金為BCC+C14+Zr2Al多相結(jié)構(gòu)，NbTiVZr的斷裂強度為1470MPa，塑性應變?yōu)?.2%；Al0.5NbTiVZr的斷裂強度為1100MPa，塑性應變?yōu)?%；Al1.5NbTiVZr的斷裂強度為1310MPa，塑性應變?yōu)?，完全喪失塑性【Stepanov N D,Yurchenko N Y, Shaysultanov D G, et al. Effect of Al on structure andmechanical properties of AlxNbTiVZr(x=0,0.5,1,1.5) high entropy alloys[J].Materials Science and Technology, 2015, 31(10): 1184-1193.】。
綜上，盡管目前所開發(fā)的Nb-Ti-V-Zr-Al系高熵合金室溫強度較好，但塑韌性較差，塑性成形困難，極大限制了它們作為高強結(jié)構(gòu)材料的實際應用。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有Nb-Ti-V-Zr-Al輕質(zhì)高熵合金室溫下存在強度和塑性配合較差的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種輕質(zhì)高強高韌NbTiVZrAlx鑄態(tài)高熵合金及其制備方法。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供以下技術(shù)方案：
一種NbTiVZrAlx鑄態(tài)高熵合金，其中，Nb：Ti：V：Zr：Al的原子比分別為1.0：1.0：1.0：1.0：0.1~0.4。
進一步的，當Nb：Ti：V：Zr：Al的原子比分別為1.0：1.0：1.0：1.0：0.1~0.3時，該合金為單相BCC結(jié)構(gòu)。
進一步的，當Nb：Ti：V：Zr：Al的原子比分別為1.0：1.0：1.0：1.0：0.4時，該合金以BCC相為主相，以Al2Zr相為輔相。
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