[發(fā)明專利]一種高性能鐵基中熵合金及其熱處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111014152.3
• 申請日: 2021-08-31
• 公開（公告）號: CN113684425B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王志軍;王健斌;吳慶峰;劉海龍;李俊杰;王錦程
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C22C38/06
• 分類號: C22C38/06;C22C38/40;C21D6/00;C22C30/00;C22F1/00
• 代理公司: 西安銘澤知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61223
• 代理人: 梁靜

本發(fā)明公開了一種高性能鐵基中熵合金及其制備方法，本發(fā)明涉及金屬材料技術(shù)領(lǐng)域。該合金包括以下摩爾百分比的組分：Al：12?20at％，Cr：8?12at％，F(xiàn)e：35?55at％，Ni：25?45at％。本發(fā)明明確了鐵基中熵合金的相選擇規(guī)律，利用該規(guī)律可以實現(xiàn)對合金成分設(shè)計的科學(xué)指導(dǎo)以及性能預(yù)測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種高性能鐵基中熵合金及其熱處理方法。

背景技術(shù)

高性能合金作為重要的結(jié)構(gòu)材料，在民用和國防工業(yè)中均承擔(dān)著不可替代的作用。合金的強度及塑性是其機械性能的主要體現(xiàn)，因此提高強度和塑性是合金設(shè)計的重要目標。中熵合金以多種元素作為基體，具有廣闊的成分設(shè)計空間，是一種新型的結(jié)構(gòu)材料。因具有高強度、高硬度、高耐磨、高耐蝕等杰出的機械性能，中熵合金在理論研究和工業(yè)應(yīng)用方面均表現(xiàn)出廣泛的前景。其中不含Co的鐵基中熵合金具有較低的成本，因此具有較大的應(yīng)用前景。

現(xiàn)有的多種鎳鐵基中熵合金對于合金的成分缺乏系統(tǒng)的探究，對于合金的性能缺乏有效的調(diào)控，無法為其實際應(yīng)用提供切實的指導(dǎo)。同樣，現(xiàn)有高熵合金主要通過調(diào)控成分形成FCC+BCC的雙相結(jié)構(gòu)來平衡合金的強塑性，并且對于合金的性能著重于鑄態(tài)。高熵合金中含有較高含量的昂貴Co、Ni元素，應(yīng)用成本高。鐵基中熵合金在成本和性能方面具有較好的平衡性，然而成分的變化對鐵基中熵合金的力學(xué)性能有很大影響，并缺乏系統(tǒng)的研究，各種合金元素對相選擇過程起到的作用不清楚，合金成分的確定缺乏科學(xué)性和系統(tǒng)性，造成合金的性能有較大的隨機性。因此適當?shù)剡x取合金元素及其含量，明確合金的相演化與組織規(guī)律，進而提高合金的力學(xué)性能是合金設(shè)計的重要問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種高性能鐵基中熵合金及其熱處理方法

本發(fā)明第一個目的是提供一種高性能鐵基中熵合金，包括以下摩爾百分比的組分：

Al：12-20at％，Cr：8-12at％，F(xiàn)e：35-55at％，Ni：25-45at％。

優(yōu)選的，包括以下摩爾百分比的組分：Al：15～17at％，Cr：10at％，F(xiàn)e：36～49at％，Ni：26～36at％。

優(yōu)選的，還包括以下摩爾百分比的組分：Mo：0-3at％，W：0-2at％，Mn：0-5at％，Ti：0-3at％，C：0-0.2at％。

本發(fā)明第二個目的是提供一種高性能鐵基中熵合金的熱處理方法，包括以下步驟：

將鑄態(tài)的中熵合金錠施加一定變形量后，于1100～1250℃保溫15～30min，隨后進行淬火，獲得第一次熱處理的中熵合金錠；

將第一次熱處理的中熵合金錠再施加一定變形量后，于1100～1250℃保溫15～30min，隨后進行淬火，即得熱處理的高性能鐵基中熵合金。

優(yōu)選的，所述變形量為20～40％。

優(yōu)選的，鑄態(tài)的中熵合金錠是按照以下步驟制得：

在惰性氣氛條件下，將按照元素的摩爾百分比稱取的合金組分Al、Cr、Fe、Ni、Mo、W、Mn、Ti、C原料，于真空感應(yīng)熔煉爐或真空電弧熔煉爐中，進行熔煉，待熔煉完成并徹底冷卻后，獲得合金錠；然后將合金熔體澆鑄到模具中，即得鑄態(tài)的中熵合金錠。

更優(yōu)選的，熔煉時的溫度為1500～1650℃。

優(yōu)選的，所述熱處理溫度為1150～1250℃，保溫15～600min。

優(yōu)選的，施加變形量采用冷軋的方式。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：