[發(fā)明專利]一種鋁基輕質(zhì)中熵合金的制備及軋制工藝方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910268009.3
• 申請日: 2019-04-03
• 公開（公告）號(hào): CN109913716A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張勇;李蕊軒;李亞聳;張冰冰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C21/10
• 分類號(hào): C22C21/10;C22C1/03;C22C1/06;C22F1/053
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發(fā)明涉及一種鋁基輕質(zhì)中熵合金的制備和軋制工藝方法，屬于金屬材料領(lǐng)域。所涉及到的中熵合金的原子表達(dá)式為Al_xLi_yMg_zZn_uCu_v，下標(biāo)表示各對(duì)應(yīng)合金元素的摩爾百分比,其中x+y+z+u+v＝100，x＝72～85，y＝1～4，z＝1～4，u＝12～16，v＝1～4。所述輕質(zhì)中熵合金是通過空氣中感應(yīng)熔煉、精煉、扒渣、晶粒細(xì)化、熱軋、冷軋等步驟制成的。本發(fā)明的涉及的軋制工藝方法可以克服輕質(zhì)中熵合金鑄態(tài)拉伸強(qiáng)度和塑性低的缺點(diǎn)，顯著提高合金拉伸強(qiáng)度。目前，鋁合金在航空航天、汽車電子等高端制造業(yè)的廣泛應(yīng)用，使得人們對(duì)其成本、強(qiáng)度和塑性提出了更高的要求。本發(fā)明所涉及的制備及軋制工藝方法制備出鋁基輕質(zhì)中熵合金具高強(qiáng)、高韌的特點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)度鋁基輕質(zhì)中熵合金軋制工藝方法。

背景技術(shù)

高性能輕質(zhì)合金板材是航天航空、交通運(yùn)輸、建筑等領(lǐng)域迫切需要的，目前通用的輕質(zhì)合金方面如鋁合金、鎂合金、鈦合金等材料，由于性能或質(zhì)量或資源或經(jīng)濟(jì)學(xué)因素還不能適應(yīng)工業(yè)需要。因此，研究開發(fā)新型高性能輕質(zhì)合金材料在國防工業(yè)及某些民用工業(yè)領(lǐng)域具有緊迫性。

高熵合金是近年來伴隨大塊非晶合金和新型高溫合金研究而發(fā)展的新金屬材料，由于具有高的混合熵，在合金中很難區(qū)別溶質(zhì)和溶劑，并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這類合金具有許多優(yōu)異的性能，如高強(qiáng)度，高韌性，耐腐蝕，耐磨損，高的抗高溫軟化能力等。基于提高體系熵值的設(shè)計(jì)理念，發(fā)明人設(shè)計(jì)了一種高強(qiáng)度鋁基輕質(zhì)中熵合金，并已申請發(fā)明專利(專利號(hào)：201811216996.4)。采用真空感應(yīng)熔煉制備，其壓縮強(qiáng)度高達(dá)1GPa，但是拉伸性能較差。基于前一發(fā)明的基礎(chǔ)，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種開放式的制備方法，可大大降低成本，同時(shí)，設(shè)計(jì)了一套適合合金板材加工的軋制工藝方法，用以改善前一發(fā)明存在的一些問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)狀，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種高強(qiáng)度鋁基輕質(zhì)中熵合金制備和軋制工藝方法，以解決現(xiàn)有的中熵合金拉壓性能與拉伸性能不對(duì)稱的問題。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種高鋁基輕質(zhì)中熵合金的制備及軋制工藝方法，所述的鋁基輕質(zhì)中熵合金的分子式為Al_xLi_yMg_zZn_uCu_v，下標(biāo)表示各對(duì)應(yīng)合金元素的原子摩爾百分比，各成分配比誤差在±0.2％范圍內(nèi)，其中x+y+z+u+v＝100，x＝72～85，y＝1～4，z＝1～4，u＝12～16，v＝1～4。

具體制備及軋制方法主要包括以下步驟：

步驟1：熔煉：鋁錠用鹽酸酸洗并干燥，其他原料也保持干燥。控制熔煉爐溫度，在不同溫度下依次將鋁、鋁銅合金、鋅和鎂鋰合金投入到熔化爐中，控制溫度進(jìn)行感應(yīng)熔煉，制得混合熔融金屬液。

步驟2：精煉、扒渣、晶粒細(xì)化：將步驟1制得的熔金屬液降溫至720℃，加入塊狀氯化物精煉劑，用石墨鐘罩將其壓入熔體中。再加入除渣劑CLPbD，用鋼勺進(jìn)行扒渣處理。最后加入晶粒細(xì)化劑Al-Ti-B，待熔化后測溫，在熔體溫度達(dá)到720℃時(shí)，進(jìn)行扒渣處理。

步驟3：熱軋：將步驟2制備的塊體合金切成20mm厚度，在控制的溫度下先保溫，再進(jìn)行多道次熱軋?zhí)幚恚又绽渲潦覝兀频酶邚?qiáng)度鋁基輕質(zhì)中熵合金中間樣品，厚度為4mm；

步驟4：冷軋：將步驟3制得的合金中間樣品進(jìn)行多道次冷軋，制得高強(qiáng)度鋁基輕質(zhì)中熵合金，最終制得合金板材樣品其最終厚度為1.5mm。

進(jìn)一步地，步驟1中涉及的高強(qiáng)度鋁基輕質(zhì)中熵合金鑄錠制備方式為開放式環(huán)境條下傳統(tǒng)感應(yīng)熔煉方法制備，無保護(hù)氣氛圍及真空環(huán)境要求。