[發明專利]一種共晶高熵合金的熱機械處理方法

有效

• 申請號: 201911366912.X
• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN111074131B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 王志軍;吳慶峰;李俊杰;王錦程
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C1/02;C22F1/00
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 崔瑞迎

本發明提供了一種共晶高熵合金的熱機械處理方法，包括以下步驟：S1、多次軋制以及再結晶處理，S2、預應變以及時效處理；也就是將共晶合金進行多次軋制及再結晶處理，然后進行預應變和時效處理，得到熱機械處理的共晶合金。本發明通過對共晶合金運用機械處理和多種熱處理工藝，將界面強化、位錯強化和析出強化結合起來，得到超高強共晶合金，具有廣闊的工業應用前景。

技術領域

本發明涉及材料技術領域，具體為一種共晶高熵合金的熱機械處理方法。

背景技術

高熵合金(High-entropy alloys)簡稱HEA，是由五種或五種以上元素等比例或近似等比例混合得到的合金。由于高熵合金在多種條件下都表現出優異的物理化學性能，因此近年來受到人們的廣泛關注。傳統的合金中主要由一種元素作為基體元素，例如以鐵為基礎，在其中加入一些微量的元素來提升其性能。傳統的理論認為多種元素混合將形成金屬間化合物，使材料脆化，高熵合金突破了這一理論認識，通常表現出很好的塑性。其中，共晶高熵合金就是典型的具有優異強塑性結合的高熵合金。

熱機械處理是進一步提升共晶高熵合金力學性能的有效手段。通過調節熱機械處理工藝，可以得到兩相完全再結晶、不完全再結晶、再結晶同時保留共晶層片結構等多種微觀組織形態，進而顯著提升其力學性能。然而目前對于共晶高熵合金的熱機械加工工藝仍缺乏系統深入的研究，未能在其中引入析出強化與位錯強化，使得高熵合金的力學性能仍有較大提升空間。

發明內容

本發明的目的是提供一種共晶高熵合金的熱機械處理方法，通過在共晶高熵合金中合理設計與運用軋制與熱處理工藝，將界面強化、位錯強化和析出強化結合起來，顯著提升鑄態高熵合金的力學性能。其中，界面強化為共晶合金固有的強化方式；位錯強化和析出強化則可通過合理設計預應變軋制與時效熱處理得到。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

共晶高熵合金的熱機械處理方法，包括以下步驟：

S1、多次軋制以及再結晶處理

將共晶高熵合金軋制為原來合金厚度的68～77％，并于1150～1250℃退火10～30min，然后重復上述軋制與退火操作一次，得到總變形量為42～52％的共晶高熵合金；

S2、預應變以及時效處理

將S1得到軋制后的共晶高熵合金進行10～40％的預應變，然后于600～750℃進行時效處理，保溫1～12h，水淬，得到熱機械處理后的共晶高熵合金。

優選的，熱機械處理方法適用的共晶高熵合金為同時包含軟相和硬相的雙相高熵合金。

優選的，共晶高熵合金為Ni₃₀Co₃₀Fe₁₀Cr₁₀Al₁₈W₂或Ni₃₀Co₃₀Fe₁₀Cr₁₀Al₁₈Nb₂。

與現有技術相比，本發明的有益效果如下：

1、本發明通過多次軋制以及再結晶處理，使單次軋制所累積的應變能不足以引發再結晶的合金發生再結晶行為，同時提高合金的強度與塑性；也就是合理設計與運用軋制與熱處理工藝，將界面強化、位錯強化和析出強化結合起來，顯著提升鑄態高熵合金的力學性能，利用預應變與直接時效的方法促進析出相形成，得到超高強共晶高熵合金；