[發(fā)明專利]FeCrVTiCu高熵合金及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110206231.8
• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN113151728B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 攀枝花學(xué)院
• 主分類號: C22C30/02
• 分類號: C22C30/02;C22C1/02;C22F1/00
• 代理公司: 成都希盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51226
• 代理人: 張徭堯;柯海軍

本發(fā)明涉及FeCrVTiCu高熵合金及其制備方法，屬于合金材料及其制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種高強(qiáng)度的FeCrVTiCu高熵合金。該FeCrVTiCu高熵合金，包含F(xiàn)e、Cr、V、Ti、Cu五種金屬元素，且按原子百分比計(jì)，V：8～12％，Cr：18～23％，Ti：18～23％，Cu：18～23％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的FeCrVTiCu高熵合金組分構(gòu)成合理、合金的強(qiáng)度較高，滿足用于軸承、結(jié)構(gòu)承重構(gòu)件等材料對力學(xué)性能的要求。同時(shí)，本發(fā)明的制備工藝簡單、操作方便、生產(chǎn)成本較低，可實(shí)現(xiàn)大尺寸鑄錠的制備，適于工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及FeCrVTiCu高熵合金及其制備方法，屬于合金材料及其制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高熵合金是有五種及五種以上元素等摩爾比或近摩爾比的形式組成的一類新型合金，具有熵值高、擴(kuò)散慢、晶格畸變大及“雞尾酒”效應(yīng)的特點(diǎn)。自中國臺灣葉均蔚教授于1996年提出高熵合金這一新概念以來，高熵合金受到了國內(nèi)外材料科學(xué)研究者的廣泛關(guān)注。研究者從不同的合金成分體系出發(fā)，對高熵合金的組織與性能開展了不同的研究。葉均蔚教授提出這一概念之后，對FeAlCuNiCrCoTi中的五種或五種以上元素形成高熵合金的機(jī)械性能、組織形貌等多方面研究。之后把這一技術(shù)授予了工研院，由學(xué)術(shù)研究轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)業(yè)開發(fā)，在鍍膜、高溫性能、微觀結(jié)構(gòu)、相圖模擬等方面取得了重大突破，進(jìn)一步地把高熵合金引入工業(yè)生產(chǎn)。高熵合金通常為體心立方結(jié)構(gòu)(body-centered-cubic,BCC)或面心立方結(jié)構(gòu)(face-centered cubic，F(xiàn)CC)的固溶體,一般認(rèn)為高熵效應(yīng)是形成這種獨(dú)特固溶體結(jié)構(gòu)的主要原因。

國內(nèi)北科大張勇教授等從高熵合金的形成條件入手，提出了高熵合金形成固溶體的結(jié)構(gòu)三原則，以及大塊非金合金和高熵合金的合金化作用。西北有色金屬研究院王峰等人對低密度NbTiAlVZr高熵合金的微觀組織性能以及熱處理對高熵合金的影響方面進(jìn)行了研究。張博文等研究了FeCrVTix高熵合金的組織與性能，發(fā)現(xiàn)FeCrVTix高熵合金的硬度與Ω值成反比，隨著Ω值增加而硬度降低.在力學(xué)性能方面，F(xiàn)eCrVTiMo這一成分具有最高的屈服強(qiáng)度。鑄態(tài)FeCrVTiMnW高熵合金由BCC1和BCC2相組成，時(shí)效1000h時(shí)合金的抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值1994MPa，隨后初生α相發(fā)生聚集，合金的塑性下降，抗壓強(qiáng)度也隨之下降。目前，BCC基高熵合金面臨的問題是室溫塑性差，導(dǎo)致加工比較困難，高溫強(qiáng)度卻略顯不足。

目前國內(nèi)對于高性能高熵合金的研究也取得一定的進(jìn)展，如中國專利CN201410386446.2公開的一種由FCC和BCC結(jié)構(gòu)組成AlCrFeNiCuMo高熵合金具有較好的硬度、較高的壓縮強(qiáng)度和突出的耐蝕性能，然而該方法制備工藝復(fù)雜，粉末冶金方法使得材料存在偏析、空洞和疏松等可能性。

中國專利CN200810063807.4公開了一種高熵合金的復(fù)合材料，其在高熵合金中通過原位自生和外部加入一定體積的增強(qiáng)相(如TiC、TiB2等)，然而該合金材料具體通過電弧熔煉、感應(yīng)熔煉、自蔓延-熔鑄等方法制造，工藝復(fù)雜，且所獲產(chǎn)品中的增強(qiáng)相欠均勻，高溫性能表現(xiàn)也欠佳。

中國專利CN201610414014.7公開了一種FeSiBAlNiCo塊體高熵合金，該高熵合金的包括FCC、BCC、金屬間化合物FeSi和FeB，合金硬度為1100HV以上，然而該高熵合金粉末冶金制備工藝復(fù)雜，材料內(nèi)部的空洞嚴(yán)重影響材料拉伸性能、疲勞性能等；等離子燒結(jié)技術(shù)制備難以得到組織均勻、性能穩(wěn)定的合金材料，在熔煉過程中低熔點(diǎn)金屬容易蒸發(fā)和燒損，導(dǎo)致合金成分難以控制，鑄錠成分不均勻。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上缺陷，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種高強(qiáng)度的FeCrVTiCu高熵合金。

本發(fā)明FeCrVTiCu高熵合金，包含F(xiàn)e、Cr、V、Ti、Cu五種金屬元素，且按原子百分比計(jì)，V：8～12％，Cr：18～23％，Ti：18～23％，Cu：18～23％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。