[發明專利]輕量化高熵合金及葉輪的制造工藝

有效

• 申請號: 201910778791.3
• 申請日: 2019-08-22
• 公開（公告）號: CN110396634B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 陳建;王宇哲;呂煜坤;上官曉峰;趙雪柔;顏屹;楊小光
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C1/02;B60F3/00
• 代理公司: 西安維賽恩專利代理事務所(普通合伙) 61257
• 代理人: 劉艷霞

本發明公開了一種輕量化高熵合金及葉輪的制造工藝，輕量化高熵合金的分子式為(Fe₂₀Co₂₀Ni₄₁Al₁₉)_0.99C₁，組織結構簡單，是FCC+BCC的完整且規則的層狀雙相共晶組織，其中，FCC相和BCC相的體積分數分別為59％和41％，顯微硬度為423HV，密度為7.05g/cm³，室溫下的屈服強度為674MPa，斷裂強度為1425MPa，伸長率為19.3％。

【技術領域】

本發明屬于工業制造領域，尤其涉及輕量化高熵合金葉輪的制造工藝。

【背景技術】

近年來，我國在海洋界限問題上與周邊各國的利益糾紛逐漸加深，為保證我國主權和利益不受侵犯，輕量化兩棲裝甲車輛的研發被提上日程。兩棲裝甲車輛是一種具有水陸兩用性的裝甲車輛，自二次大戰以來,兩棲裝甲車輛就憑借其優越的水、陸機動性和兩棲生存能力,成為兩棲登陸作戰首選的裝甲突擊力量。

對于兩棲裝甲車輛，由于輪履劃水效率低，航速難以適應現代戰爭的需要，而采用螺旋槳推進在淺吃水時易產生淺水效應，且螺旋槳暴露在外易受損傷，因而噴水推進裝置是兩棲裝甲車輛的首選推進方式。葉輪作為噴水推進裝置的最關鍵部件，它的性能好壞直接影響了兩棲裝甲車輛的涉水性能。因此，葉輪必須滿足輕質、低密度、高強度、耐磨、耐海水腐蝕、較高的疲勞性能等關鍵性能。

現有的葉輪主要采用不銹鋼和鈦合金制造，不銹鋼鑄造流動性差，制備過程復雜耗時，鈦合金具有輕量化和耐腐蝕的特性，但是鈦合金的耐磨性和疲勞性能較差。

【發明內容】

本發明的目的是提供一種輕量化高熵合金葉輪的制造工藝，通過該工藝制造出的高熵合金葉輪可以同時具有密度小、硬度高、強度大、抗腐蝕、耐磨以及抗疲勞等優良的綜合性能。

本發明采用以下技術方案：輕量化高熵合金分子式為(Fe₂₀Co₂₀Ni₄₁Al₁₉)_0.99C₁。

本發明的另一種技術方案：輕量化高熵合金葉輪的制造工藝，包括以下步驟：

根據(Fe₂₀Co₂₀Ni₄₁Al₁₉)_0.99C₁高熵合金的原子比，稱量各元素原料備用；

抽真空：將各元素原料放入真空電弧熔煉爐爐腔內的第一容器中，并在爐腔內的第二容器中放置純金屬塊；將真空電弧熔煉爐抽真空至(2.5～3.5)*10^-3Pa后，通入惰性氣體，直至爐腔內壓強為-0.6Pa；

熔煉：對純金屬塊至少熔煉3次后，將第一容器中的原料翻轉熔煉5～6次，每次熔煉時間為3～5min，得到高熵合金鑄錠，冷卻至室溫后開爐取樣；

澆鑄：將高熵合金鑄錠翻轉后放置于第一容器中，重復抽真空步驟，并將其熔煉至液態后注入葉輪模具中，冷卻至室溫后即可得到輕量化高熵合金葉輪。

進一步的，(Fe₂₀Co₂₀Ni₄₁Al₁₉)_0.99C₁高熵合金中Fe、Co、Ni、Al、C的原子比為19.8：19.8：40.59：18.81：1。

進一步的，純金屬塊選為純鈦金屬塊，熔煉步驟中對純鈦金屬塊至少熔煉3次當其表面呈現金屬光澤，則繼續執行后續步驟；否則，重復執行抽真空步驟并更換純鈦金屬塊進行熔煉，直至熔煉后的純鈦金屬塊表面呈現金屬光澤，繼續執行后續步驟。

進一步的，在對原料進行翻轉熔煉過程中，非首次和末次熔煉時，開啟電磁攪拌。