[發(fā)明專利]一種電子束熔煉均質(zhì)化高純化制備Ni-Cr-Co-Fe-Mn高熵合金的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910706037.9
• 申請日: 2019-08-01
• 公開（公告）號: CN110423904B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚毅;趙龍海;莊辛鵬;孫滿意
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C30/00;C22B9/22
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 唐楠;李洪福

本發(fā)明公開了一種電子束熔煉均質(zhì)化高純化制備Ni?Cr?Co?Fe?Mn高熵合金的方法，具有如下步驟：稱取Ni?Cr?Co?Fe?Mn高熵合金的各原料：Ni、Cr、Co、Fe和Mn；對稱取得到的各原料進(jìn)行清洗，備用；將清洗干凈后的各原料置于電子束熔煉爐的水冷銅坩堝中；對電子束熔煉爐進(jìn)行真空預(yù)抽，之后，對電子束熔煉爐進(jìn)行抽高真空，達(dá)到高真空標(biāo)準(zhǔn)；對水冷銅坩堝中的原料進(jìn)行電子束熔煉，之后，瞬時降束，快速凝固，得到冷卻至室溫的樣品；對冷卻至室溫的樣品在水冷銅坩堝中進(jìn)行翻面重熔，之后，瞬時降束，快速凝固，得到Ni?Cr?Co?Fe?Mn高熵合金。本發(fā)明可以高效地制備得到純度高，成分均勻的Ni?Cr?Co?Fe?Mn高熵合金，且鑄錠無縮孔，有效控制了鑄錠冶金質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種合金的制備方法，具體地說是一種電子束熔煉均質(zhì)化高純化制備Ni-Cr-Co-Fe-Mn高熵合金的方法。

背景技術(shù)

多主元高熵合金具有較高的強度，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)異性能或這些優(yōu)異特性的組合。基于以上優(yōu)點，高熵合金已經(jīng)在高速切削刀具、高爾夫球頭打擊面、油壓氣壓桿、鋼管及輥壓筒的硬面、高頻軟磁薄膜等方面得到應(yīng)用。

高熵合金塊體材料的制備方法一般有以下幾種：真空電弧熔煉、真空感應(yīng)熔煉、粉末冶金法及機械合金化法。其中大多數(shù)的高熵合金都是采用真空電弧熔煉的方法制備，該方法可以熔煉大多數(shù)合金，包括一些高熔點高熵合金。不過其缺點也很明顯，例如，熔點較高的元素會產(chǎn)生嚴(yán)重的偏析；真空感應(yīng)熔煉無法熔煉高熔點的合金，由于高熵合金主元元素一般會包含一種或多種高熔點元素，所以真空感應(yīng)熔煉不常用；粉末冶金的方法同樣只能制備低熔點金屬的高溫合金；而機械合金化法的出現(xiàn)，則有效克服了上述的很多缺點。具體是將制備高熵合金的各元素粉末按比例，在高能球磨作用下機械混合，粉末顆粒經(jīng)反復(fù)冷焊、破碎和再焊接的過程，最終得到高熵合金粉。最終將合金粉壓制，在經(jīng)過HIP等工藝得到塊體材料。然而，機械合金化存在流程長，工藝復(fù)雜等問題，并且在合金化過程中需要嚴(yán)格控制條件，避免金屬粉末被污染。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)上述提出的技術(shù)問題，而提供一種電子束熔煉均質(zhì)化高純化制備Ni-Cr-Co-Fe-Mn高熵合金的方法。電子束熔煉技術(shù)，具備功率可控，高度真空的熔煉環(huán)境，束斑具有擾動性，并且束斑大小位置可控制等優(yōu)點。此外，水冷銅坩堝可以提供較快的冷卻速率。基于此，電子束熔煉技術(shù)具備了可以均質(zhì)化、高純化制備高熵合金的條件。

本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

一種電子束熔煉均質(zhì)化高純化制備Ni-Cr-Co-Fe-Mn高熵合金的方法，具有如下步驟：

S1、稱取Ni-Cr-Co-Fe-Mn高熵合金的各原料：Ni、Cr、Co、Fe和Mn；

S2、對稱取得到的各原料進(jìn)行清洗，備用；

S3、將清洗干凈后的各原料置于電子束熔煉爐的水冷銅坩堝中；

S4、對電子束熔煉爐進(jìn)行真空預(yù)抽，之后，對電子束熔煉爐進(jìn)行抽高真空，達(dá)到高真空標(biāo)準(zhǔn)；

S5、對水冷銅坩堝中的原料進(jìn)行電子束熔煉，之后，瞬時降束，快速凝固，得到冷卻至室溫的樣品；

S6、對冷卻至室溫的樣品在水冷銅坩堝中進(jìn)行翻面重熔，之后，瞬時降束，快速凝固，得到Ni-Cr-Co-Fe-Mn高熵合金。

所述步驟S1中，Ni-Cr-Co-Fe-Mn高熵合金的各原料按以下質(zhì)量份稱取：

Co：104～108份

Cr：156～160份

Ni：303～307份

Fe：160～165份

Mn：409～415份；