[發明專利]具有馬氏體相變的高強度大塑性高熵合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202010212714.4
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111394636B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: ?；?/a>;張團衛;馬勝國;王志華;李志強
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C1/02;C22F1/00
• 代理公司: 淄博川誠知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 37275
• 代理人: 高鵬飛

本發明涉及一種具有馬氏體相變的高強度大塑性高熵合金及其制備方法，屬于高熵合金技術領域。本發明所述的具有馬氏體相變的高強度大塑性高熵合金，由Cr、Co、Ni、Si元素組成，四種元素的摩爾比為1:1:1：x，x＝0.1,0.2,0.3。所述Cr、Co、Ni、Si冶煉原料純度均≥99.9wt.％。本發明所述的具有馬氏體相變的高強度大塑性高熵合金，加工硬化能力顯著增強，具有優異的強度和塑性，滿足現代工業中對材料沖擊吸能的應用要求，具有巨大的應用潛能；同時本發明提供了一種簡單便捷的制備方法。

技術領域

本發明涉及一種具有馬氏體相變的高強度大塑性高熵合金及其制備方法，屬于高熵合金技術領域。

背景技術

探索新材料是人類永恒的目標之一。高熵合金作為一個嶄新的研究與應用領域，是一種有著廣闊應用潛力的新型合金。近年來，高熵合金材料的優良性能讓越來越多的科研工作者致力于開發具有優異性能的合金材料，目前已報道的高熵合金已經很多，包括FCC體系的NiCoCrFeMn和BCC體系的A1CoCr_1.5Fe_1.5NiTl_0.5，都獲得了很好的力學性能。

眾所周知，熵是表示體系混亂程度的物理量，它的大小能夠影響體系的熱力學穩定性。高熵合金最重要的特性就是高熵效應，根據最大熵產生原理，大的熵值能夠使高熵相穩定，高的混合熵使合金傾向于形成固溶體而不是金屬間化合物。高的構型熵有助于形成單相得到固溶體結構。

高熵合金具有由多種組元組成的典型固溶體相，且一般認為各元素原子等概率隨機占據晶體中的點陣位置，即所有原子無溶質原子與溶劑原子之分，不同原子大小組成的點陣引起點陣扭曲，有可能形成原子級別的應力造成晶格畸變，常常具有特殊性能。關于結構上的晶格畸變，可以用合金所含元素的原子半徑差的均方差表示：

可以將δ≤6.6％作為生成固溶體的判據。

目前，高熵合金的制備方法逐漸豐富起來，如應用最為廣泛的真空電弧熔煉結合銅模鑄造制法，此外還有真空感應熔煉、激光熔覆法、磁控濺射法、電化學沉積法以及機械合金化法等。通常，塊狀高熵合金的制備方法主要是通過高真空電弧熔煉或者是高真空感應熔煉來制備。真空電弧熔煉法首先是將電弧爐抽真空至10^-8Pa以上，在氬氣保護的環境下，利用鎢極進行引弧放電，通常采用22～65V電弧電壓，20～50mm的弧長進行大電流低電壓的短弧操作，通過短時高溫在銅坩堝中進行熔煉。為了確保合金的成分均勻，每次熔煉合金不能太多，約為30～70g之間，同時需反復熔煉3～5次。隨后也可利用氣體壓力差將合金熔體快速噴射注入到水冷銅模中，進行銅模鑄造，從而獲得具有一定形狀鑄件。

新型的具有優異性能的高熵合金仍需被大量開發。為了研發出更優異性能的合金材料，研究人員在不斷地開發與嘗試。

CN 109355544公開了一種添加鋁、硅元素的高熵合金及其制備方法，，由純度高于99.9％的Co、Cr、Ni、Al、Fe、Si單質金屬按照AlxCoCrFeNiSi(x＝0.5，1.0，1.5，2.0)配制后，通過真空電弧熔煉制得。其提供的一種添加鋁、硅元素的高熵合金及其制備方法，通過鋁、硅元素促進面心立方的AlCoCrFeNi系統中體心立方相的形成，提高了高熵合金的耐磨性。

CN 110306186A公開了一種含硅高熵合金涂層及其制備方法，所述的涂層包括硅元素和主元素，所述主元素包括Co元素、Cr元素、Cu元素、Fe元素和Mn元素，所述Co元素、Cr元素、Cu元素、Fe元素、Mn元素和硅元素的摩爾比為1:1:1:1:1:0.1～1.0。制備得到的高熵合金涂層，具有很好的抗高溫軟化性能，硬度和耐磨性提高，涂層表面宏觀形貌得到改善；Si的加入使高熵合金中的BCC相向FCC相轉變，促進FCC相體積分數增大。