[發明專利]一種具有納米析出相的細晶高熵合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202011354775.0
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112626424B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 王和斌;洪達;侯隴剛;歐平;申黎;汪志剛;趙鴻金
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: C22C38/44
• 分類號: C22C38/44;C22C38/46;C22C38/52;C21D8/00;C22C33/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙曉琳

本發明提供了一種具有納米析出相的細晶高熵合金，所述細晶高熵合金的化學式為Fe_aCo_bCr_cNi_dMo_eV_f，其中，a＝58～62，b＝8～12，c＝8～12，d＝8～12，e＝4～6，f＝4～6。本發明通過增加Fe的含量，降低了昂貴金屬元素Co、Cr、Ni的用量，同時通過添加一定量的Mo和V使晶粒細化，在提升高熵合金強度的同時還使其具有較高的塑性。實施例的結果顯示，本發明提供的高熵合金的晶粒尺寸為4μm，析出相尺寸為132nm，析出相密度為16.5％，屈服強度為657MPa，拉伸強度為930MPa，延伸率為23％。

技術領域

本發明涉及高熵合金技術領域，尤其涉及一種具有納米析出相的細晶高熵合金及其制備方法。

背景技術

高熵合金，是由5種或者5種以上的合金元素以等摩爾比組成的新型固溶體合金，打破了傳統合金以一種或者兩種元素為主元，其他合金元素為輔的設計思路，為新材料的發展提供了更為廣闊的空間。高熵合金具有四大顯著特性，即熱力學方面的高熵效應、動力學方面的遲滯擴散效應、結構方面的晶格畸變效應以及性能方面的“雞尾酒”效應。其特有的高熵效應，可使合金傾向于形成簡單的過飽和固溶體，同時動力學上的遲滯擴散效應促進納米相的形成，從而使合金表現出高強度、高硬度、良好的塑韌性以及優越的熱穩定性能。基于上述獨特的結構性能特點，高熵合金在高溫、抗輻照、耐磨、耐蝕等極端領域展現出廣闊的應用前景。

高熵合金形成過程中的高混合熵效應被認為可阻止金屬間化合物生成，這使得高熵合金通常由固溶體組成，如面心立方(FCC)、體心立方(BCC)和FCC/BCC。作為典型的FCC單相高熵合金，CoCrFeNi合金擁有優異的塑性和斷裂韌性(室溫拉伸塑性達80％以上)，但其強度卻較低(鑄態合金僅為～140MPa)，難以獲得實際應用。并且現有技術中制備CoCrFeNi合金時通常會使用大量昂貴的Co、Cr和Ni等金屬元素，如專利CN108517451A一種具有梯度晶粒結構的高強韌性高熵合金與制備方法，公開了高熵合金各組分的原子百分比為：Co:38～42％，Cr:24～26％，Fe:8～12％，Ni:24～26％。因此，如何在減少昂貴金屬元素用量的同時提高高熵合金的強度和韌性，成為制備高熵合金亟需解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有納米析出相的細晶高熵合金及其制備方法，本發明提供的具有納米析出相的細晶高熵合金減少了昂貴金屬元素的用量，同時具有良好的強度和韌性。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種具有納米析出相的細晶高熵合金，其特征在于，所述細晶高熵合金的化學式為Fe_aCo_bCr_cNi_dMo_eV_f，其中，a＝58～62，b＝8～12，c＝8～12，d＝8～12，e＝4～6，f＝4～6。

優選地，所述細晶高熵合金的微觀組織包括FCC基體，和彌散分布在所述FCC基體上的析出相。

優選地，所述細晶高熵合金的晶粒尺寸為3～8μm。

優選地，所述細晶高熵合金中析出相的尺寸為130～390nm。

本發明提供了上述技術方案所述具有納米析出相的細晶高熵合金的制備方法，包括以下步驟：

(1)按照細晶高熵合金的成分將原料熔煉，得到合金熔體；

(2)將所述步驟(1)得到的合金熔體依次進行澆鑄、均勻化、冷軋和退火處理，得到具有納米析出相的細晶高熵合金。

優選地，所述步驟(1)中熔煉的溫度為1700～1900℃，熔煉的時間為20～25min。