[發明專利]硅化物析出強化難熔高熵合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201910899117.0
• 申請日: 2019-09-23
• 公開（公告）號: CN110438387B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 徐琴;王星;談重陽;畢曉勤;陳瑞潤
• 申請（專利權）人: 河南工業大學
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C1/10;C22C1/02
• 代理公司: 鄭州德勤知識產權代理有限公司 41128
• 代理人: 王莉

本發明提供了一種硅化物析出強化難熔高熵合金，由Nb、Mo、Ti、V和Si原子組成，晶相由體心立方結構固溶體和分散在體心立方結構固溶體中的共晶結構組成，所述共晶結構由所述體心立方結構固溶體和M₅Si₃硅化物相形成，M₅Si₃硅化物相中的M為金屬Nb、Mo、Ti和V。本發明還提供一種上述硅化物析出強化難熔高熵合金的制備方法，該方法主要是采用電弧熔煉法熔煉制得的上述硅化物析出強化難熔高熵合金。本發明提供的上述硅化物析出強化難熔高熵合金具有高強度、高硬度的特性；在高溫下具有優異的蠕變性能，抗軟化性好的特點。

技術領域

本發明屬于高溫合金材料領域，具體涉及一種硅化物析出強化難熔高熵合金及其制備方法。

背景技術

航空航天工業的不斷發展對高溫結構材料提出了越來越高的要求，目前航天飛行器蒙皮使用溫度達1000℃以上，而超音速燃燒沖壓噴氣式發動機的工作溫度高達近2000℃。因此航空航天的發展對高溫結構材料提出了越來越高的要求，這些材料需要具有更高的使用溫度或具有更高的高溫強度。

目前已經開發使用的金屬或合金材料一般均是以一種元素為主，通過添加少量的其他元素來改善材料的組織與性能。即使應用廣泛的Ni基高溫合金包含有多種元素，但仍是以Ni元素為主，其含量通常大于50%。多主元合金的提出為開辟更加廣闊的合金體系提供了新的發展思路。通過合理的成分選擇及制備加工工藝，多主元合金可以形成簡單的組織結構，呈現優異的性能，如高硬度、高強度、高的抗高溫軟化性、良好的耐磨性、耐腐蝕性、低蠕變等，該類合金被定義為高熵合金。

目前報道的構成高熵合金元素集中在Co、Cr、Fe、Ni、Al、Cu和V、Nb、Mo、Ta、W、Hf元素等。由后者構成的高熵合金因熔點較高，又稱難熔高熵合金，在高溫材料領域應用具有更大的優勢。難熔高熵合金體系的所有組成元素主要為難熔金屬元素如Ti、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、V等，表現出較好的高溫性能，成為非常有潛力的高溫結構材料之一。通過在多主元合金中添加其他金屬元素或非金屬元素可進一步調整合金的性能，有望獲得相結構簡單，性能優異的合金。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種新型的硅化物析出強化難熔高熵合金及其制備方法，以獲得更高強度的難熔高熵合金。

本發明提供一種硅化物析出強化難熔高熵合金，由Nb、Mo、Ti、V和Si原子組成，晶相由體心立方結構固溶體和分散在體心立方結構固溶體中的共晶結構組成，所述共晶結構由所述體心立方結構固溶體和M₅Si₃硅化物相形成，其中，M₅Si₃硅化物相中的M為金屬Nb、Mo、Ti和V。硅化物M₅Si₃中的金屬元素與硅元素中的摩爾比為5:3。

基于上述硅化物析出強化難熔高熵合金，表達式為xNbyMozTimVnSi，n與x、y、z、m的比值均大于0，且小于等于0.5。其中，該合金表達式表示該合金中的Nb、Mo、Ti、V和Si的摩爾比為x : y : z : m : n。

基于上述，x = y = z = m。