[發(fā)明專利]一種低密度低成本Fe-Mn-Al-C中熵合金的制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010530555.2 | 申請日： | 2020-06-11 |
| 公開（公告）號： | CN111676409B | 公開（公告）日： | 2021-07-02 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 惠希東;百瑞;劉旭莉;吉錚 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京科技大學(xué) |
| 主分類號： | C22C30/00 | 分類號： | C22C30/00;C22C1/02;C22F1/00;C21D9/00 |
| 代理公司： | 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237 | 代理人： | 張仲波 |
| 地址： | 100083*** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 密度 低成本 fe mn al 合金 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開一種低密度低成本Fe?Mn?Al?C中熵合金的制備方法，屬于金屬材料及制備領(lǐng)域。其合金化學(xué)成分按原子百分比為：Fe33.0～38.0％，Mn33.0～38.0％，Al21.0～25.0％，C4.0～7.0％。該合金的制備工藝為將冶金原料Fe、Mn、Al、C去氧化皮，采用超聲波或酸洗方法進行清洗；用非自耗真空電弧爐或感應(yīng)爐熔煉合金，通過真空吸鑄或澆鑄方法，獲得中熵合金板狀或棒狀材料。該中熵合金具有低密度的同時，材料還具有高強度和高塑性，并且合金元素成本低，可用于交通、機械和能源等工業(yè)領(lǐng)域。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種低密度低成本高性能中熵合金的制備方法，屬于金屬材料及其制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)
按照合金熔體的混合熵區(qū)分，合金可分類為高熵合金(ΔSmix1.6R，R為氣體常數(shù)，下同)、中熵合金(1.1RΔSmix1.6R)、低熵合金(ΔSmix1.1R)。鋼鐵、鋁合金、鈦合金等傳統(tǒng)金屬材料基本為低熵合金。高熵合金具有多種主元，因其表現(xiàn)出優(yōu)異性能，而得到廣泛研究，現(xiàn)已有多種高熵合金系列被開發(fā)。例如，F(xiàn)eCoCrNiMn系高熵合金在低溫下具有很好的力學(xué)性能，AlCoCrCuFeNi系高熵合金可以獲得較高的強度和耐腐蝕性，NbMoTaW系高熵合金具有優(yōu)異的耐高溫性能。
盡管高熵合金已經(jīng)得到普遍關(guān)注，但是能夠獲得工程化應(yīng)用的高熵合金的數(shù)量還較少，特別是能夠?qū)崿F(xiàn)高強度與塑性匹配的高熵合金更少。例如，F(xiàn)eCoCrNiMn系高熵合金雖然具有優(yōu)異的拉伸塑性，但是其拉伸強度普遍偏低。最近，中熵合金作為一種很有潛力的合金，正受到越來越多的關(guān)注和研究。相比高熵合金，中熵合金主元數(shù)有所降低，但通過成分及工藝的合適調(diào)控，可以獲得優(yōu)異的性能，而且更容易實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。當(dāng)前研究較多的是CoCrNi系和FeCoNi系中熵合金，通過成分優(yōu)化及工藝調(diào)節(jié)，在FCC固溶體基體上析出納米晶顆粒，改變納米強化相的數(shù)量、形態(tài)及分布，實現(xiàn)強度與塑性的配合。但在目前的中熵合金體系中，均含有Co和Ni等成本高的元素，合金成本高，不利于合金大規(guī)模推廣和應(yīng)用。另一方面，對于工程結(jié)構(gòu)材料而言，追求輕質(zhì)高強是永恒的目標，高Co與Ni含量的添加也不利于合金密度的降低。但是，目前不含Co和Ni元素的低密度Fe-Mn-Al-C中熵合金還沒有見到報道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決中熵合金面臨的比強度與塑性的良好匹配問題，同時為了有利于合金的推廣應(yīng)用，大幅度降低合金的成本，提供一種低密度、高比強度、高塑性、低成本的中熵Fe-Mn-Al-C合金及其制備方法。該方法通過對合金強塑化元素的適量添加，設(shè)計低密度低成本的中熵合金成分。通過制定合理的熱加工和固溶時效熱處理工藝制度，在保持較好的加工性能前提下，又保持了較高的強度和塑性。因此，本發(fā)明解決的關(guān)鍵技術(shù)是合金元素的選擇與用量，加工制備工藝的優(yōu)化和固溶時效熱處理工藝的選擇。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
一種低密度低成本Fe-Mn-Al-C中熵合金的制備方法，其合金化學(xué)成分按原子百分比為：Fe33.0～38.0％，Mn33.0～38.0％，Al21.0～25.0％，C4.0～7.0％。
制備方法包括以下步驟：
1)將純度方法未99.9％以上的冶金原料Fe、Mn、Al、C，采用機械打磨或酸洗去除原料金屬的表面氧化皮，供配置合金使用；
2)按摩爾比轉(zhuǎn)化為質(zhì)量比精確稱量配比，Mn原料另增加5％質(zhì)量以補償熔煉損耗，然后用無水乙醇超聲波震蕩清洗原料；
3)將合金進行熔煉，把熔化的合金熔體吸鑄或澆鑄到模具中，獲得中熵合金板狀或棒狀材料；
4)將中熵合金板狀或棒狀樣品進行均勻化和固溶處理。
進一步地，合金化學(xué)成分按原子百分比優(yōu)選范圍為：Fe35.0～37.0％，Mn34.5～36.5％，Al22.0～24.0％，C4.0～4.5％。
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于北京科技大學(xué)，未經(jīng)北京科技大學(xué)許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/202010530555.2/2.html，轉(zhuǎn)載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
