[發明專利]一種異質疊層結構高熵合金板材的制備工藝

有效

• 申請號: 202111350364.9
• 申請日: 2021-11-15
• 公開（公告）號: CN114085969B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 高波;吳瑞瑞;王恒濤;楊曉輝;王天翔;雙遠華
• 申請（專利權）人: 太原科技大學
• 主分類號: C21D8/02
• 分類號: C21D8/02;C22C30/00;C22C1/02;C21D1/26;C22F1/02;B23P15/00
• 代理公司: 太原達引擎專利代理事務所(特殊普通合伙) 14120
• 代理人: 郭棟梁

本發明涉及一種異質疊層結構高熵合金板材的制備工藝，屬于高熵合金復合板制備技術領域，本發明通過層疊冷軋態與退火態CoCrFeMnNi高熵合金板材，然后熱壓焊合、冷軋以及隨后的退火熱處理工藝，在最后的退火過程中，通過調控溫度，使得之前的冷軋態板材發生回復從而保持超細晶，而原先的退火態粗晶長大、粗化，最終制備得到異質疊層結構高熵合金。這種異質結構，層與層之間組織不均勻，層內的組織結構也不均勻，且由于層與層之間的界面作用，特別有助于幾何必須位錯的產生以及存儲，所以在應變過程中提升形變硬化能力，還一定程度上改善了CoCrFeMnNi高熵合金的強塑性匹配，改善CoCrFeMnNi高熵合金的綜合力學性能。

技術領域

本發明屬于高熵合金復合板制備技術領域，具體涉及一種異質疊層結構高熵合金板材的制備工藝。

背景技術

高熵合金鑒于本身固有的屬性，在極端環境下(低溫或者高溫環境)有著十分出色的性能表現，得到了工業研究領域人員的青睞。但目前面心立方高熵合金的強度較低，尤其是單相高熵合金的屈服強度較低，限制了高熵合金在結構材料領域的廣泛應用。

Wu等人通過簡單的異步軋制及退火工藝，在純鈦當中制備出異質疊層結構的鈦板，這種結構表現出了驚人的力學性能，在強度沒有降低的基礎上，韌塑性也有很大的提升。但是受限于設備等條件，此次研究未能開展CoCrFeMnNi高熵合金異步軋制相關研究，但已有韓振華等人對此展開過研究，研究表明，相較普通軋制，異步軋制后的板材力學性能有所提升，板材表層與芯部晶粒尺寸大小存在差異，呈梯度結構。受Zhang Ling等人研究啟發，通過熱壓焊合疊層、冷鍛及退火熱處理，在IF鋼中調控出一種異質疊層結構，這種結構的IF鋼板材大幅提升了IF鋼的綜合力學性能，并且提高了形變硬化能力。

通過分析高熵合金傳統強化機制，結合近年來異質結構材料在強塑性匹配上出色的表現，不難發現，一般材料其組織結構都是均勻的，傳統強化機制通過改變均勻結構材料的成分、組織等來調控材料中的晶界、相等，借以使得位錯塞積，最終目的為使其強度硬度得到提升。但是，許許多多的研究已經表明這些提高，均勻結構材料強韌化的方式，始終存在一個強度與韌塑性不可兼得的短板。目前，異質結構材料的制備方式仍不成熟，為此摸索清楚其制備工藝，探究其強化機制，對于揭示異構材料背后存在的強韌化機理，改善材料的強塑性匹配關系，有著十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于克服背景技術部分所述的不足，本發明提供一種異質疊層結構高熵合金板材的制備工藝，將CoCrFeMnNi高熵合金的綜合力學性能進行改善，進一步優化其強-韌塑性匹配關系，節省資源，提高經濟效益。

本發明的設計構思為：

針對CoCrFeMnNi高熵合金展開研究，探究制備異質結構高熵合金，并在此基礎上改善其原有強-塑韌性匹配關系和力學性能，分析異質結構高熵合金發生塑性形變時組織結構的變化。通過層疊冷軋態與退火態CoCrFeMnNi高熵合金板材，然后熱壓焊合、冷軋以及隨后的退火熱處理工藝，在最后的退火過程中，通過調控溫度，使得之前的冷軋態板材發生回復從而保持超細晶，而原先的退火態粗晶長大、粗化，最終制備得到異質疊層結構高熵合金。這種異質結構，層與層之間組織不均勻，而且因為制備工藝的作用，層內的組織結構也不均勻，且由于層與層之間的界面作用，特別有助于幾何必須位錯(GND)的產生以及存儲，所以在應變過程中不僅提升形變硬化能力，還一定程度上改善了CoCrFeMnNi高熵合金的強塑性匹配。

本發明采用的技術方案如下：

一種異質疊層結構高熵合金板材的制備工藝，依次包括以下步驟：

S1、制備鑄態CoCrFeMnNi高熵合金鑄錠

在高純度氮氣氣氛保護下，將等原子比Co、Cr、Fe、Mn和Ni純金屬的混合物放入磁懸浮熔化爐并熔化，熔煉時采用磁懸浮攪拌，凝固后獲得鑄態CoCrFeMnNi高熵合金鑄錠；

S2、均質化處理：退火溫度1000℃，保溫時間為8小時；