[發明專利]非等原子比高熵合金及利用其制備絲材的方法

有效

• 申請號: 202110048727.7
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112877579B
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 廖恒成;周軍;陳浩
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C1/02;C22F1/00;B21C37/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 楊曉莉

本發明屬于高熵合金絲材及制備技術領域，公開了一種非等原子比高熵合金、絲材及其制備方法，制備原料為Fe、Mn、Cr、Ni金屬顆粒，制備方法為：將上述金屬顆粒按照設定比例稱取，在真空感應熔煉爐中進行熔融、澆注，制備成非等原子比高熵合金錠；將初期制備的鑄態非等原子比高熵合金錠均勻化熱處理，然后熱旋鍛成棒材，隨后經過軋端機軋制，高溫退火，多道次拉拔得到絲材。本發明所制備的非等原子比高熵合金絲材制備過程簡單，且拉絲過程中不需要穿插任何的中間退火處理及表面處理，大大簡化了絲材的生產工藝。

技術領域

本發明屬于金屬材料及其制備技術，特別是涉及一種非等原子比高熵合金、其絲材及其制備方法。

背景技術

傳統金屬合金的設計理念一直是以一種或兩種元素為主要成分，如鐵基，鋁基，銅基，鎂基合金等，少量其他元素用于提高性能。傳統合金中通常通過添加少量某些元素來改變合金的性能，例如生活中經常用到的裝飾材料鋁合金，鋁為主要元素，向合金中添加鎂、鋅和銅等少量元素，以使合金具有較高的強度?，F在所使用的工具鋼、不銹鋼、彈簧鋼等鋼鐵材料，主要是以鐵元素為主，加入不同的其他少量元素而得到。到目前為止，大約有近百種合金體系得到實際開發和推廣應用，例如鐵基合金、鋁基合金、鎂基合金和銅基合金等。隨著研究者對傳統合金深入開發研究，傳統合金系已經很難開發出新的合金體系。因此，開發出新的合金體系，已然成為社會對金屬材料發展的必然要求，傳統合金的單主組元材料設計已進入瓶頸期。20世紀90年代中期，葉均蔚等人提出高熵合金(high entropy alloy)這一概念，打破了這一傳統模式。這種合金被定義為至少由五種主要元素組成的合金，每種組成元素的原子百分比在5到35％之間。其次隨著高熵合金不斷的發展，第一代等摩爾單相高熵合金具有一定的局限性，第二代高熵合金已經陸續開始研發，主要是指一類含有四個以上主元素、具有亞穩態相結構的高熵合金。以往的研究表明，高熵合金可以形成簡單的固溶體結構，而不是金屬間化合物和其它復雜的化合物，這種現象通常歸因于高熵合金固溶態的高構型熵。此外，高熵合金還具有高硬度、高強度、良好的熱穩定性、優異的耐磨性和抗氧化性，具有廣闊的工程應用前景。

當前制備的高熵合金材料大多數是塊材或者薄膜，高熵合金絲材的制備鮮有報導。目前公知的高熵合金絲材的制備方法，經對現有技術文獻的檢索發現，中國專利公告號為:CN110538945A，公告日為：2019.12.06，發明名稱為:一種難熔高熵合金絞股絲材、其應用及制備方法，該高熵合金絞股絲材有利于促進高熵合金在增材制造領域的工程應用，但是存在著高熵合金成分不均勻性的可能性。中國專利公告號為:CN109234601A，公告日為：2019.01.18，發明名稱為:一種電弧熔覆用的高熵合金實心絲材及其制備方法，該高熵合金絲材制備過程中采用機械合金化技術，然后采用噴射沉積成型技術制備合金錠，然后將合金深冷拉拔，該制備方法比較復雜，且周期長。為了解決這一技術問題，亟待開發一種通用性強、高性能的高熵合金絲材。另外，由于高熵合金同時具備較高的強度，且具有優異的耐磨性。因此，高熵合金絲材有極大的潛質可制備成為一種高強度的高熵合金繩絞絲。高熵合金絲材在金屬3D打印技術及其在工業重大設備、軍用裝備現場修復都具有很高應用潛力。

發明內容

發明目的：針對上述現有技術，本發明提供了一種非等原子比高熵合金、其絲材及其制備方法與應用。

技術方案：本發明所述的一種非等原子比高熵合金，其成分組成為Fe_aMn_bCr_cNi_d，式中a、b、c、d分別表示對應金屬元素的原子百分含量。

進一步優選的，其中a＝35，b＝10，c＝20，d＝35。

上述非等原子比高熵合金絲材的制備方法，包括以下步驟：

(1)按照原子百分比配制含Fe、Mn、Cr和Ni的金屬塊體顆粒；

(2)將步驟(1)配制的金屬塊體顆粒在真空感應熔煉爐中反復熔煉；