[發(fā)明專利]一種含BCC/B2雙相結(jié)構(gòu)的多主元合金及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110325271.4
• 申請(qǐng)日: 2021-03-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113088784B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 靳柯;董亞光;王本鵬;薛云飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江省科創(chuàng)新材料研究院
• 主分類號(hào): C22C30/00
• 分類號(hào): C22C30/00;C22C27/02;C22C1/02;C22F1/02;C22F1/18
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 周蜜;仇蕾安

本發(fā)明涉及一種含BCC/B2雙相結(jié)構(gòu)的多主元合金及其制備方法，屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域。所述多主元合金為編織狀的BCC/B2雙相結(jié)構(gòu)，其化學(xué)式按各元素的原子百分含量記作Ti_aTa_bNb_cZr_dAl_eM_f，M為V、Cr、Ni、Cu、Fe、Si、Mg、Y、B、C和O中的至少一種，30＜a≤60，0＜b≤15，5≤c≤50，5≤d≤40，5≤e＜15，0≤f≤10，且40≤b+c+d≤75，0.3≤b/d≤0.6，通過(guò)優(yōu)化多主元合金的組成元素、各元素的含量以及微觀組織結(jié)構(gòu)使其兼具良好塑性和較高強(qiáng)度。另外，采用合金熔煉以及退火處理即可獲得所述多主元合金，制備方法簡(jiǎn)單，安全可靠，具有很好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種含BCC/B2雙相結(jié)構(gòu)的多主元合金及其制備方法，屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

多主元合金是指由三種或三種以上的元素按近似等原子比組合而成的新型金屬材料。多主元合金的出現(xiàn)打破了以一種或兩種元素為主的傳統(tǒng)意義上的合金設(shè)計(jì)理念，增大了合金設(shè)計(jì)的自由度。多主元合金獨(dú)特的高熵效應(yīng)、遲滯擴(kuò)散效應(yīng)、晶格畸變效應(yīng)和雞尾酒效應(yīng)使合金具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與優(yōu)異的性能，因此得到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。

近年來(lái)，研究者們發(fā)現(xiàn)體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的多主元合金表現(xiàn)出突出的高溫強(qiáng)度、良好的耐磨性能、良好的耐腐蝕性以及優(yōu)異的抗輻照性能，具有良好的應(yīng)用前景。在此基礎(chǔ)上，人們發(fā)現(xiàn)通過(guò)在BCC固溶體中引入共格有序BCC(B2)相，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)度的顯著提高。已報(bào)道的BCC/B2雙相結(jié)構(gòu)的多主元合金，雖然強(qiáng)度較高，但合金的塑性普遍偏低(壓縮斷裂應(yīng)變低于15％)，這極大地限制了該體系合金的工程應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)目前BCC/B2雙相結(jié)構(gòu)多主元合金存在的強(qiáng)度與塑性不能兼容的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種BCC/B2雙相結(jié)構(gòu)的多主元合金及其制備方法，通過(guò)優(yōu)化合金組成元素、各元素的含量以及微觀組織結(jié)構(gòu)，獲得兼具良好塑性和較高強(qiáng)度的多主元合金；而且該合金的制備方法簡(jiǎn)單，安全可靠，具有很好的應(yīng)用前景。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種BCC/B2雙相結(jié)構(gòu)的多主元合金，所述多主元合金的化學(xué)式按各元素的原子百分含量(at％)記作Ti_aTa_bNb_cZr_dAl_eM_f，M為V、Cr、Ni、Cu、Fe、Si、Mg、Y、B、C和O中的至少一種，30＜a≤60，0＜b≤15，5≤c≤50，5≤d≤40，5≤e＜15，0≤f≤10，且40≤b+c+d≤75，0.3≤b/d≤0.6。

進(jìn)一步地，所述Ti_aTa_bNb_cZr_dAl_eM_f中，30＜a≤45，5≤b≤15，15≤c≤35，15≤d≤35，5≤e≤10，0≤f≤5，且40≤b+c+d≤75，0.3≤b/d≤0.6。

進(jìn)一步地，所述Ti_aTa_bNb_cZr_dAl_eM_f中，M為V、Cr、Y和B中的至少一種。

本發(fā)明所述BCC/B2雙相結(jié)構(gòu)的多主元合金的制備方法，具體步驟如下：

(1)將Ti、Ta、Nb、Zr、Al和M元素對(duì)應(yīng)的單質(zhì)按原子百分比放入熔煉爐中，在氮?dú)饣蚨栊詺怏w保護(hù)氣氛下進(jìn)行合金化熔煉，將熔煉形成的合金液冷卻得到合金錠，再將合金錠翻轉(zhuǎn)并重復(fù)熔煉3次以上，獲得合金鑄錠；

(2)在氮?dú)饣蚨栊詺怏w保護(hù)氣氛下，將合金鑄錠置于1100℃～1400℃下高溫退火處理6h～24h，然后在冷卻介質(zhì)中冷卻至室溫，獲得高溫退火合金；