[發明專利]一種納米析出強化型高強高塑性多元合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202010786199.0
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN111850375B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 農智升;李婉禎;鄧希光;李紅梅;唐巖;王繼杰
• 申請（專利權）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: C22C30/02
• 分類號: C22C30/02;C22C1/02;C22F1/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

一種納米析出強化型高強高塑性多元合金，屬于金屬材料技術領域，該多元合金的組成按摩爾比為，Al：Cr：Cu：Fe：Ni＝(17～26)：(9～16)：(6～12)：(26～36)：(20～32)；在原晶粒內部含有面心立方結構的納米析出相，抗壓強度為1650～1850MPa，壓縮屈服強度為1400～1550MPa，塑性變形率11.0～12.5％。其制備方法：1)：將純金屬單質Al、Cr、Cu、Fe、Ni表面進行打磨去除氧化皮，按照相應摩爾比稱取，備用；2)在氬氣的保護下，將稱取的純金屬單質進行合金化真空電弧熔煉；3)進行退火處理，后隨爐降至室溫。本發明制備的納米析出強化型高強高塑性多元合金可以直接應用在承受壓力載荷作用的結構件，且制備工藝簡單，操作方便，利于推廣。

技術領域

本發明屬于金屬材料技術領域，具體涉及一種納米析出強化型高強高塑性多元合金及其制備方法。

背景技術

多元合金的設計理念來源于高熵合金，合金設計采用五種或五種以上元素進行混合，但合金元素的成分偏離傳統高熵合金的等摩爾配比方式。這樣的合金設計方式使得合金既能突出某種高含量元素的特性，也能保留高熵合金的高強度硬度、耐磨耐蝕等綜合性能。近些年的研究結果表明，針對這種由多種元素組成的合金所存在的主要棘手問題在于如何在室溫的環境下提高合金的強度并且保持合金擁有較好的塑性，即多元合金的強韌化處理。細晶強化是目前用于多元合金的常用強韌化方法，該方法通過在合金熔煉的過程中提高凝固速度，或是對鑄態合金進行變形處理，但這兩種方法也存在各自的缺點：凝固速度過快，合金內應力過大，鑄錠易于開裂；對合金進行變形處理要求鑄態合金擁有一定塑性，塑性較差的合金則無法實現。因此多元合金的設計開發以及應用，需要解決合金的強韌化處理問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種在鑄態合金晶粒內析出納米強化相，進而大幅度提高合金強度、塑性的多元合金及其相應的制備方法。

一種納米析出強化型高強高塑性多元合金，該多元合金的組成按摩爾比為，Al：Cr：Cu：Fe：Ni＝(17～26)：(9～16)：(6～12)：(26～36)：(20～32)。

所述多元合金在鑄態下是晶粒粗大的單相結構，抗壓強度為850～950MPa，無明顯屈服和塑性。

所述多元合金在原晶粒內部含有面心立方結構的納米析出相，其抗壓強度為1650～1850MPa，壓縮屈服強度為1400～1550MPa，塑性變形率11.0～12.5％。

所述多元合金的組成按摩爾比優選為，Al：Cr：Cu：Fe：Ni＝(19～25)：(9～13)：(8～10)：(29～34)：(25～31)。

所述多元合金的組成按摩爾比進一步優選為，Al：Cr：Cu：Fe：Ni＝20：10：10：30：30；該比例下的多元合金在鑄態下的壓縮屈服強度為900MPa，無明顯屈服和塑性；該比例下的多元合金的抗壓強度為1700MPa，壓縮屈服強度為1450MPa，塑性變形率11.2％。

本發明的納米析出強化型高強高塑性多元合金的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：將純金屬單質Al、Cr、Cu、Fe、Ni表面進行打磨去除氧化皮，按照相應摩爾比稱取，備用；實際質量與理論計算質量誤差在百分之一以內；

步驟2：在氬氣的保護下，將稱取的純金屬單質進行合金化真空電弧熔煉；其中，熔煉電流保持在340～360A，熔煉過程中加電磁攪拌，反復熔煉6～8次，以保證鑄錠熔煉均勻；

步驟3：熔煉完成后進行退火處理，退火溫度為1000～1300℃，保溫時間為4～8h；后隨爐降至室溫，得到本發明多元合金。

上述多元合金的制備方法，其中：