[發明專利]一種強塑性匹配優良的五元高熵合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201910601266.4
• 申請日: 2019-07-03
• 公開（公告）號: CN110229991B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 馬麗莉;王家寧;馬斌;馬國俊;王宣;金培鵬
• 申請（專利權）人: 青海大學
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C1/02
• 代理公司: 重慶宏知億知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 50260
• 代理人: 余義麗

本發明公開了一種強塑性匹配優良的五元高熵合金，化學式為Al_aCo_bCr_cFe_dNi_e(a?e均為摩爾比)，其中1≥a≥0.5，1.2≥b≥0.7，1≥c≥0.4，1≥d≥0.4，2.2≥e≥0.8。進一步，所述a：e為1：1.2～2.5。進一步，所述a為0.8、b為1、c為0.6、d為0.7、e為1.1～2.0。進一步，合金的化學式包括Al0.8CoCr0.6Fe0.7Ni1.1、Al0.8CoCr0.6Fe0.7Ni1.5、Al0.8CoCr0.6Fe0.7Ni1.8和Al0.8CoCr0.6Fe0.7Ni2.0。這種高熵合金兼具高強度和高塑性，能克服現有技術高熵合金強韌性匹配差的問題，同時本發明提供了一種強塑性匹配優良的五元高熵合金的制備方法，這種方法簡單、安全、穩定。

技術領域

本發明涉及金屬材料及其制備技術領域，具體涉及一種強塑性匹配優良的高熵合金及其制備方法。

背景技術

高熵合金是由五種及以上元素為主要元素構成的合金，且每種元素的原子百分含量在5-35％之間。相比傳統合金，高熵合金獨特的設計理念及微觀結構使其擁有一系列優異的性能。如可觀的低溫、室溫及高溫強度，良好的塑性及優異的耐摩擦和抗疲勞性能。然而，隨后大量的研究表明單相FCC結構高熵合金塑性較好強度不足，單相BCC結構高熵合金強度較好塑性卻較差，也就是說單相結構高熵合金無法同時滿足強度和塑性的要求，實現良好的強塑性匹配；而設計具有軟/硬相復合效應的雙相結構高熵合金被認為是實現合金強韌化最有效的手段之一。

最近，一種新型的高熵合金——共晶高熵合金(EHEA)被提出，由于其具有細密的軟硬相交替組織，因此被認為在實現合金強塑性匹配方面有巨大的潛力。但隨著研究的進行，部分共晶高熵合金也難以實現良好的強塑性匹配，例如文獻(L.Jiang,Z.Q.Cao,J.C.Jie,J.J.Zhang,Y.P.Lu,T.M.Wang,T.J.Li,Effect of Mo and Ni elements onmicrostructure evolution and mechanical propertiesof the CoFeNi_xVMo_y highentropy alloys,Journal of Alloys and Compounds 649(2015)585-590)中報道的CoFeNiVMo0.6和CoFeNi1.4VMo共晶高熵合金，均有較高的斷裂強度(接近2000MPa)，但其塑性很差(壓縮變形量小于5％)。

此外，大部分高熵合金由于主元多、濃度高而具有遲滯擴散的特點，因此在制備過程中經常出現元素偏析，流動性差，易出現組織不均勻。這些制備工藝上的問題嚴重制約了高熵合金的工程應用與發展。因此，如何合理設計出強塑性匹配良好且易于鑄造成型的共晶高熵合金成為了本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

針對大部分高熵合金強韌性匹配差的問題，本發明的目的之一在于提供一種強塑性匹配優良的五元高熵合金，這種高熵合金兼具強度和塑性性能，克服現有高熵合金強韌性匹配差的問題，同時本發明提供了一種強塑性優良的高熵合金的制備方法，這種方法簡單、安全、穩定。

為實現上述目的，本發明采用了如下的技術方案：

一種強塑性匹配優良的五元高熵合金，所述高熵合金化學式為Al_aCo_bCr_cFe_dNi_e，其中a、b、c、d、和e分別對應各自元素的摩爾配比，1≥a≥0.5，1.2≥b≥0.7，1≥c≥0.4，1≥d≥0.4，2.2≥e≥0.8。

進一步，所述a：e為1：1.2～2.5。

進一步，所述a為0.8、b為1、c為0.6、d為0.7、e為1.1～2.0。