[發明專利]兼具二次屈服和高強高塑的共晶高熵合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202010533590.X
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111636027B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 鐘云波;時培建;楊兵;李毅;溫躍波
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C1/02;B22D27/04;B22D11/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發明公開了一種兼具二次屈服和高強度高塑性的共晶高熵合金及其制備方法，屬于金屬材料及其制備領域，高熵合金由Al、Co、Cr、Fe和Ni組成，高熵合金通式Al_aCo_bCr_cFe_dNi_e，其中10＜a≤25，10＜b≤25，0≤c＜25，10＜d≤25，10≤e＜41，且a+b+c+d+e＝100。高熵合金組織為沿著單一方向排列的共晶層片，拉伸曲線具有明顯二次屈服現象，并且擁有優異的屈服強度以及良好塑性，在工程領域具有巨大的應用潛力；本發明還公開了上述高熵合金的制備方法，包括熔煉，切割，定向凝固，工業連鑄工序。本發明共晶高熵合金制備方法簡單、所用原料均無毒無害、安全可靠、經濟實用。

技術領域

本發明涉及一種兼具二次屈服和高強高塑的共晶高熵合金及其制備方法，屬于金屬材料及其制備領域。

背景技術

高熵合金是一種由四元或四元以上的元素按照等摩爾比或近似等摩爾比所組成的具有簡單結構的多主元合金。目前，高熵合金的研究還在初始階段，所制備的FCC或BCC單相高熵合金無法同時擁有優良的強度和塑性。在這種困擾下，材料學家設計出由兩相組成的共晶高熵合金，實現了高強度和高塑性的結合。但是，已報道的共晶高熵合金的綜合力學性能相較于傳統合金并沒有明顯的優勢，因此如何提高共晶高熵合金的綜合力學性能，實現產業化應用，是現在面臨的重大挑戰。

現在大多數研究都在開發新的共晶高熵合金體系，關于如何控制共晶高熵合金凝固過程，調控組織的生長來提高性能的研究還很少。傳統的二元共晶合金中，常采用定向凝固技術或者連鑄技術來控制合金的凝固過程。這些技術都是在合金的凝固過程中制造出一個單一方向的熱流，從而誘導凝固組織沿著平行熱流的方向生長，獲得具有取向性的組織，進而提高材料的力學性能。電弧熔煉的共晶高熵合金都是層片結構，但是層片的生長沒有方向性。現有的高熵合金的綜合性能還有待進一步提升，這成為亟待解決的技術問題。

發明內容

為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種兼具二次屈服和高強高塑的共晶高熵合金及其制備方法，該共晶合金具有二次屈服、高屈服強度、高抗拉強度和良好的塑性，而且制備方法簡單、操作流程簡潔、安全可靠、經濟實用，在工程應用領域具有巨大的應用潛力。

為達到上述發明創造目的，本發明采用如下技術方案：

一種兼具二次屈服和高強高塑的共晶高熵合金，所述共晶高熵合金由Al、Co、Cr、Fe和Ni組成，所述高熵合金的通式Al_aCo_bCr_cFe_dNi_e，其中10＜a≤25，10＜b≤25，0≤c＜25，10＜d≤25，10≤e＜41，且a+b+c+d+e＝100。所述比例為摩爾比。

作為本發明優選的技術方案，兼具二次屈服和高強高塑的共晶高熵合金Al_aCo_bCr_cFe_dNi_e金屬組分滿足如下條件：16.4＜a≤19，16.4＜b≤20，0≤c＜16.4，16.4＜d≤20，34.4≤e＜41。

一種本發明兼具二次屈服和高強高塑的共晶高熵合金的制備方法，包括如下步驟：

步驟一、樣品預制備：

將純度不低于99.9wt％的單質原料Al、Co、Cr、Fe和Ni表面的氧化物打磨干凈，用超聲波進行清洗，清洗完畢后晾干，隨后在用砂紙對原料表面進行二次打磨清理，用電子天平稱取所需質量的單質原料，誤差在±0.003g之間；然后進行超聲波清洗，再將原料取出晾干，最后裝入試樣袋中密封，備用；

步驟二：合金熔煉：