[發明專利]一種利用磁場調控高熵合金組織及性能的方法

有效

• 申請號: 202111266040.7
• 申請日: 2021-10-28
• 公開（公告）號: CN113957369B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 王軍;趙晨東;李金山;王毅;寇宏超;唐斌;賴敏杰;王德昊
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C22F3/02
• 分類號: C22F3/02;C22F1/00;C22C1/03;C22C30/00
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 劉杰

本發明公開了一種利用磁場調控高熵合金組織及性能的方法，包括：將熔煉制備得到的高熵合金塊置于石英玻璃管內部，并在石英玻璃管內鋪覆B₂O₃凈化劑將高熵合金塊完全包覆；將裝有B₂O₃凈化劑和高熵合金塊的載樣石英玻璃管放在勵磁線圈的勻強磁場中，對載樣石英玻璃管進行加熱?保溫?冷卻處理，最終淬火后得到有凈化劑包覆的高熵合金熔體。本發明在大氣環境下用包覆劑對高熵合金進行包覆，將強磁場作用于其處理過程，對CoCrFeNi高熵合金進行磁場處理后所獲得的合金組織相對于無磁場條件下得到細化，力學性能更加優異；同時對AlCoCrFeNi高熵合金進行磁場處理后所獲得的合金組織分布均勻并產生取向性，使得磁取向性更加優異。

技術領域

本發明屬于高熵合金材料處理技術領域，尤其涉及一種利用磁場調控高熵合金組織及性能的方法。

背景技術

異于傳統的合金設計理念，高熵合金以其高混合熵促使其形成體心立方(FCC)，面心立方(BCC)及密排六方(HCP)等固溶體結構。關于高熵合金的定義存在兩種形式，基于成分時，高熵合金被定義為含有五種或五種以上主要元素的合金，每種主要元素的原子百分比范圍為5～35％，另外，如果含有其它元素，則這些次要元素的原子百分比不得超過5％；基于混合熵時，高熵合金的定義為任意狀態下位形熵超過1.5R的合金。高熵合金所具有的優異性能使其成為金屬材料研究領域的熱點之一，具有廣闊的工業應用前景和研究價值。

在目前研究的熱點高熵合金中，AlxCoCrFeNi高熵合金是一種典型的研究成分-結構-性能的良好載體。隨著Al含量的增加，合金由單相FCC結構(x≤0.4)轉變為FCC+BCC雙相結構(0.5≤x≤0.8)，隨后變為單相BCC結構(x≥1.0)。同時，單相FCC結構的高熵合金塑性較好，當x＝1.0時單相BCC結構的合金在該體系中的磁性能較優(Kao YF,Chen S K,Chen TJ,et al.Electrical,magnetic,and Hall properties of AlxCoCrFeNi high-entropyalloys[J].Journal ofAlloys and Compounds,2011,509:1607-1614.)。目前，通過均勻化，熱鍛，退火以及后續的扭轉工藝改善FCC單相CoCrFeNi高熵合金的力學性能(Huo W,Fang.F,Zhou H,Xie Z,et al.Remarkable strength of CoCrFeNi high-entropy alloywires at cryogenic and elevated temperatures[J].Scripta Materialia,2017,141:125-128.)。此外學者們通過重熔或1400K均勻化50小時后可以調控BCC單相合金的組織及磁性能(Uporov S,Bykov V,Pryanichnikov S,et al.Effect ofsynthesis route onstructure andproperties ofAlCoCrFeNi high-entropy alloy[J].Intermetallics,201783:1-8.)；西北工業大學的發明專利《一種調控AlCoCrFeNi高熵合金組織的方法(公開號CN104593707A)》使用深過冷快速凝固來改變組織形態。以上方法改善高熵合金組織及性能雖然可以達到效果，但往往實驗周期長，過程復雜，不容易獲得組織明顯細化的高強材料以及具有磁各向異性的功能材料，尋找一種快速、簡單改善其組織及性能的方法極為迫切。

發明內容

為克服現有技術中存在的實驗周期較長，操作步驟較多的不足，本發明提出了一種利用磁場調控高熵合金組織及性能的方法。

強磁場會對物質產生磁化能，洛倫茲力及磁化力等，對合金具有強大的調控潛力。磁場處理具有無接觸，純度高的特點，進而能有效實現熔體攪拌，使得組織及相分布更加均勻，性能更加優異。目前，強磁場已經成功應用于多種材料(如鋼，高溫合金，鋁合金，鈦合金等)取向性組織的處理過程，一些新的現象逐漸被發現，同時材料的性能也獲得了提升。