[發明專利]一種AlCrMoNbTaTi高熵合金材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202011484285.2
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112647008A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 肖逸鋒;郭景平;張汭;吳靚;張乾坤;陳宇;陳愚
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C1/02;C22F1/02
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本發明涉及一種耐高溫、抗氧化的AlCrMoNbTaTi高熵合金材料及其制備方法，其元素成分為等摩爾比1:1:1:1:1:1的AlCrMoNbTaTi，其鑄態組織由BCC固溶體、少量A15相和Laves相組成。其制備方法如下：(1)超聲處理：用丙酮溶液和無水乙醇清洗各材料備用；(2)稱量：以等摩爾比稱取各材料；(3)熔煉：使用非自耗真空電弧熔煉爐對稱量配好的材料進行多次重復熔煉制備鑄態高熵合金。(4)熱處理：采用真空管式加熱爐對鑄態高熵合金進行1200?1350℃，保溫3?5h的均勻化退火。退火處理提高了組織的均勻性，并析出了彌散分布的細小顆粒。該合金具有優異的耐高溫性能，在高溫結構領域有著廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種高熵合金材料及其制備方法，具體地說，涉及一種耐高溫、抗氧化的AlCrMoNbTaTi高熵合金材料及其制備方法，屬于合金材料制備技術領域。

背景技術

20世紀90年代，中國臺灣學者葉均蔚率先提出了一種新穎的合金設計理念，即多主元合金。所謂多主元合金，即組元元素在5種以上，且每種主要元素原子百分比為5％～35％的合金。由于合金的組元種類多且含量都很高，其原子排列混合熵很高，因此這種多主元合金又被稱為多主元高熵合金。多主元高熵合金打破了以一種合金元素為基的傳統合金設計模式，可通過調整合金成分，獲得具有顯微結構簡單化、納米析出物、非晶結構、納米晶粒等組織特征和高硬度、耐磨、高強度、耐腐蝕、耐高溫蠕變、耐高溫氧化、耐回火軟化等優異的性能組合合金，在工業生產中有非常廣的應用。

本發明制備的AlCrMoNbTaTi高熵合金具有單一的體心立方結構，表現出高硬度、耐高溫氧化性強和抗高溫軟化等優點，在高溫領域中具有相當大研究價值和發展潛力。

發明內容

本發明的目的是提供一種耐高溫、抗氧化的的CrAlNbTiVZr高熵合金材料及其制備方法。該種合金具有簡單體心立方結構，兼具良好的室溫塑性和高溫強度的特點，可在高溫下長期服役。

本發明為解決上述技術問題而采取的技術方案為：一種高熵合金材料，成分為AlCrMoNbTaTi，其中，Al:Cr:Mo:Nb:Ta:Ti的摩爾比為1:1:1:1:1:1。所述高熵合金采用的Al、Cr、Mo、Nb、Ta和Ti材料的純度不小于99.7wt.％，所述原材料的形態均為除粉末狀外的片狀、塊狀或大顆粒狀。

本發明為解決上述技術問題而采取的技術方案還包括：一種成分為AlCrMoNbTaTi的高熵合金材料的制備方法，其特征在于具體是按以下步驟完成的：

步驟一：使用超聲處理儀器分別對純度不小于99.7wt.％的Al、Cr、Mo、Nb、Ta和Ti金屬材料清洗，清洗完后取出備用；其中，Al、Cr、Mo、Nb、Ta和Ti六種材料的形態均為除粉末狀外的片狀、塊狀或大顆粒狀。

步驟二：為了保證實驗準確，減少實驗誤差，采用萬分一的電子天平秤進行稱量，將步驟一超聲處理清洗后的Al、Cr、Mo、Nb、Ta和Ti六種材料以1:1:1:1:1:1的等摩爾比進行精確稱量，等待熔煉。

步驟三：打開非自耗真空電弧熔煉爐的爐門，將步驟二稱量配比的原料放進非自耗真空電弧熔煉爐的銅模坩堝，按照熔點最低的材料放在最下層、熔點最高的放在最上層的方式逐層堆放，并將純鈦片放置在最中間的熔煉池內，放置完畢之后關閉爐門，擰緊樣品室封閉旋鈕。

步驟四：打開真空泵，對樣品室抽真空到真空度低于5.0×10^-3MPa，充入高純度的氬氣到0.05MPa后再次抽真空到真空度低于5.0×10^-3MPa；重復幾次上述操作，對樣品室進行充分清洗以降低雜質氣體的含量。