[發明專利]一種含有納米顆粒結構的四元高熵合金及其制備方法

在審

• 申請號: 202111195500.1
• 申請日: 2021-10-14
• 公開（公告）號: CN113930653A
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 文志勤;王鳴澤;王茗;鄒正光;劉俊霄;馬博
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C1/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 李博

本發明提供了一種含有納米顆粒結構的四元高熵合金及其制備方法，屬于高熵合金材料技術領域。本發明按照原料的熔點從低到高的順序依次自下而上安放原料，然后進行熔煉后冷卻，得到含有納米顆粒結構的四元高熵合金；所述熔煉的次數為3～6次；每次熔煉后冷卻的方式為水冷；所述四元高熵合金為鋁鉻鐵鎳四元高熵合金。本發明采用水冷的方式加快熔體冷卻速率，降低冷卻時間，控制元素偏析，使四元高熵合金兼具較高的抗壓強度以及良好的延展性。實施例的結果顯示，本發明提供的鋁鉻鐵鎳四元高熵合金硬度達247.76HV、抗壓強度達1807.01MPa、屈服強度達1205.08MPa、延伸率達16.21％。

技術領域

本發明涉及高熵合金材料技術領域，尤其涉及一種含有納米顆粒結構的四元高熵合金及其制備方法。

背景技術

高熵合金是由多種等量或大約等量金屬形成的合金，由于高熵合金可能具有許多理想的性質，因此在材料科學及工程上相當受到重視。目前研究的傳統五元高熵合金常使用大量的鈷、鈦等高成本元素，嚴重制約了高熵合金的應用和發展。因此，制備具有優質結構并且力學性能良好的無鈷低成本四元高熵合金將具有十分重要的意義。由于五元高熵合金相較于四元有更低的流動性，系統內部元素間混合焓較為復雜，元素分布情況受元素之間混合焓的影響較小，所以傳統熔煉五元高熵合金在制備過程中不會對其結構造成影響，能夠使五元高熵合金具有更高的強度和良好的延展性；而四元合金系統內部總會有兩種元素混合焓最低，加之四元合金本身就存在流動性較好的屬性，進而極易導致系統內部元素兩兩聚集，造成元素偏析，使四元高熵合金的力學性能受到較大的影響，給四元高熵合金的工藝方法帶來了很大的挑戰。

因此，如何克服四元高熵合金內部的元素偏析，使其兼具較高的抗壓強度以及良好的延展性成為本領域亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種含有納米顆粒結構的四元高熵合金及其制備方法，本發明提供的含有納米顆粒結構的四元高熵合金兼具較高的抗壓強度以及良好的延展性。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種含有納米顆粒結構的四元高熵合金的制備方法，包括以下步驟：

按照原料的熔點從低到高的順序依次自下而上安放原料，然后進行熔煉后冷卻，得到含有納米顆粒結構的四元高熵合金；所述熔煉的次數為3～6次；每次熔煉后冷卻的方式為水冷；所述四元高熵合金為鋁鉻鐵鎳四元高熵合金。

優選地，所述鋁鉻鐵鎳四元高熵合金中鋁鉻鐵鎳的原子比為1：1：1：1。

優選地，所述原料包括鋁顆粒、鉻顆粒、鐵顆粒和鎳顆粒。

優選地，所述熔煉的氣氛為氬氣。

優選地，所述氬氣的純度≥99.5％。

優選地，所述熔煉的初始電流為30A。

優選地，所述熔煉的最終電流≤400A。

優選地，所述熔煉的氣壓為0.8～0.9個氣壓。

本發明提供了上述制備方法制備得到的含有納米顆粒結構的四元高熵合金，所述含有納米顆粒結構的四元高熵合金由枝晶和枝晶間的納米顆粒構成；所述枝晶具有面心立方結構；所述納米顆粒具有體心立方結構。

優選地，所述納米顆粒的形狀為球形，所述納米顆粒的粒徑為1～3μm。