[發明專利]一種含NiCoCr的非等原子比中/高熵合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202011468310.8
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112725678B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 李松;黃學玲;黃蘭萍
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22B9/20;C22C1/02;C22C19/05
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 蔣太煒

本發明屬于中/高熵合金領域，具體涉及一種含NiCoCr的非等原子比中/高熵合金及其制備方法。所述中/高熵合金成分包括Ni、Co、Cr、M，中/熵合金中各元素的原子百分比分別為：Ni為30％～50％，Co為20％～40％，Cr為10％～30％,M為0％～12％；M選自Al、Ti中的0～2種。其制備方法為：將高純金屬塊體原材料按一定比例放入電弧熔煉爐的水冷銅模坩堝內，在氬氣氛圍的保護下進行熔煉，得到鑄態產品。本發明組分設計合理，制備工藝簡單可控，所得產品性能優良。

技術領域

本發明屬于中/高熵合金領域，具體涉及一種含NiCoCr的非等原子比中/高熵合金及其制備方法，具有優異室溫力學性能。

背景技術

中熵合金(Medium-entropy alloys,MEAs)或者高熵合金(High-entropy alloys,HEAs)作為未來極具潛力的結構材料，在工程運用中要求合金具有較好的強度和韌性。在眾多追求強韌性兼具的高熵合金體系中，通過添加合金化元素Al和Ti，在高塑性的中/高熵合金基體中沉淀析出或者直接引入第二相粒子可在大幅度提高強度的基礎上較大程度地保留塑性。這類沉淀強化的高熵合金基體成分一般為單相的面心立方(FCC)結構，主要選自三至五元的Co、Cr、Fe、Ni、Mn等元素為主的3d過渡族金屬體系，如FeCoCrNiMn、FeCoCrNi、FeCoNi、NiCoCr等。在室溫下NiCoCr三元合金體系比其他三元體系甚至四元、五元的合金體系塑性更優，但目前研究較多的為等原子比的NiCoCr三元中熵合金或者等原子比的NiCoCr基高熵合金，很少有關于高性能非等原子比的NiCoCr三元中熵合金或者非等原子比的NiCoCr基高熵合金的報道，所以當前高性能非等原子比的NiCoCr基中/高熵合金有待開發。

發明內容

本發明目的在于制備一種具有優異室溫力學性能的非等原子比NiCoCr中/高熵合金，通過調節NiCoCr中三種組元的配比獲得優良的室溫初始塑性，然后引入合金化元素Al和/或Ti，進而獲得高體積分數的納米析出相以提高合金強度，從而制備出具有優異室溫力學性能的非等原子比NiCoCr基高熵合金。

本發明首次嘗試了富Ni、Co的非等原子比NiCoCr中熵合金，單獨添加Al和同時添加Al、Ti的非等原子比NiCoCr基高熵合金；所得產品室溫力學性能優良，具有產業應用價值。同時本發明所采用的設計思路具備一定的前瞻性。

本發明采用的技術方案如下：

一種含NiCoCr的非等原子比中/高熵合金；所述中/高熵合金成分包括Ni、Co、Cr、M，中/高熵合金中各元素的原子百分比分別為：Ni為30％～50％，Co為20％～40％，Cr為10％～30％,M為0％～12％；M選自Al、Ti中的0～2種。

作為優選方案之一；本發明一種含NiCoCr的非等原子比中/高熵合金；合金中，鎳的原子百分比含量大于鈷的原子百分比含量，鈷的鈷的原子百分比含量大于Cr的原子百分比含量。

本發明一種含NiCoCr的非等原子比中/高熵合金；作為優化方案之一，所述中熵合金中，以原子百分比計：Ni為40％～45％，Co為35％～40％，Cr為15％～20％。

本發明一種含NiCoCr的非等原子比中/高熵合金；作為優選方案，所述中熵合金中，以原子比計：Ni:Co:Cr＝3.5:3:1.5。

本發明一種含NiCoCr的非等原子比中/高熵合金；當前所述中熵合金為Ni_3.5Co₃Cr_1.5中熵合金時，鑄態樣品的室溫拉伸屈服強度為147MPa，抗拉強度為445MPa，斷裂延伸率為78.8％，維氏硬度為149HV，顯微硬度為2.81GPa，彈性模量為246GPa。

本發明一種含NiCoCr的非等原子比中/高熵合金；作為進一步優化方案，所述M元素由Al構成，各元素的原子百分比分別為：Ni為35％～45％，Co為30％～40％，Cr為10％～20％，Al為5～12％。