[發(fā)明專利]一種難熔高熵合金及其制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202210194697.5 | 申請日： | 2022-03-01 |
| 公開（公告）號： | CN114606421A | 公開（公告）日： | 2022-06-10 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 姜威;朱寶宏;陶書天;張煒 | 申請（專利權(quán)）人： | 有研工程技術(shù)研究院有限公司 |
| 主分類號： | C22C30/00 | 分類號： | C22C30/00;C22C1/02;B22D7/00 |
| 代理公司： | 中國有色金屬工業(yè)專利中心 11028 | 代理人： | 范威 |
| 地址： | 101407 北京市懷*** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 難熔高熵 合金 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種HfNbTiVCx難熔高熵合金及其制備方法。HfNbTiVCx高熵合金由等原子比的Hf、Nb、Ti、V和微量的碳元素組成。制備方法如下：Hf、Nb、Ti、V、NbC和Ti箔按原子比稱重后，將NbC以Ti箔包裹，并置于銅坩堝的最底部，按照熔點由低到高的順序，在銅坩堝中自下而上布置；在真空非自耗電弧爐中熔煉。本發(fā)明設(shè)計制備的高熵合金，室溫下具有3.4Gpa的壓縮強度和高于50％的塑性變形量，具有優(yōu)異的力學(xué)性能和機(jī)械加工性能。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及金屬結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域，具體涉及一種高強高塑性難熔高熵合金及其制備方法。
背景技術(shù)
當(dāng)前，航空航天、核電、能源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域?qū)Ω邷亟Y(jié)構(gòu)材料的性能要求不斷提高，單晶鎳基高溫合金的服役溫度已達(dá)到1150℃，逼近其熔點，性能開發(fā)達(dá)到材料的極限，亟待設(shè)計新型高溫合金。
傳統(tǒng)的金屬材料通常以一種或兩種金屬元素為主元，通過引入少量合金化元素以提高其綜合力學(xué)性能。2004年，多主元高熵合金概念的提出，顛覆了傳統(tǒng)的材料設(shè)計思路，極大地拓寬了合金的成分設(shè)計空間。高熵合金的高熵效應(yīng)、晶格畸變效應(yīng)、緩慢擴(kuò)散效應(yīng)及雞尾酒效應(yīng)，使其具備在高溫下穩(wěn)定服役的潛力。
以難熔元素Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W為主要成分設(shè)計的難熔高熵合金，具有遠(yuǎn)超傳統(tǒng)高溫合金的高溫強度。如單相的WNbMoTa和WNbMoTaV合金在1873K下的壓縮屈服強度仍能達(dá)到405MPa和477MPa。盡管目前大多數(shù)難熔高熵合金具有優(yōu)異的高溫力學(xué)性能，但仍存在室溫塑性差，難以軋制變形和機(jī)械加工等問題。如WNbMoTa的室溫壓縮變形量僅0.5％，AlMo0.5NbTa0.5TiZr的室溫壓縮變形量僅10％。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述已有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種超高強度和優(yōu)異塑性的難熔高熵合金及其制備方法，該合金具有通過后續(xù)的加工硬化和熱處理進(jìn)一步提升綜合力學(xué)性能的潛力，使其具備在高溫高應(yīng)力狀態(tài)下穩(wěn)定服役的能力。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
一種難熔高熵合金，其特征在于，所述合金包括Hf、Nb、Ti、V元素，所述Hf、Nb、Ti、V的原子比為1：1：1：1。
進(jìn)一步地，所述合金包括Hf、Nb、Ti、V和C元素，所述Hf、Nb、Ti、V、C的原子比為1：1：1：1：x，其中，x＝0～0.3。
進(jìn)一步地，所述合金在鑄態(tài)下的微觀結(jié)構(gòu)由BCC(體心立方)相基體和FCC(面心立方)型碳化物強化相組成。
本發(fā)明的一種難熔高熵合金的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
(1)按照所述原子比準(zhǔn)備難熔高熵合金所需原料；
(2)將原料置于真空電弧爐中的銅坩堝內(nèi)，在備用坩堝中放置高純金屬鈦，然后抽真空到真空度3×10-3～5×10-3Pa后，充入高純氬氣使?fàn)t內(nèi)氣壓保持5×10-3～1×10-2MPa；
(3)熔煉高純金屬鈦，以消除爐內(nèi)殘留的氧氣；
(4)進(jìn)行合金熔煉，起弧電流為200A，熔煉電流為300A～450A，待銅坩堝內(nèi)原料完全熔融成液態(tài)后，保持電弧熔煉2～5min，經(jīng)冷卻得到合金鑄錠；
(5)將合金鑄錠翻轉(zhuǎn)，重復(fù)步驟(4)，得到所述的難熔高熵合金。
進(jìn)一步地，所述步驟(1)中，稱量前用砂紙打磨原料表面的氧化物表皮，并放入工業(yè)級乙醇中超聲清洗20～25min。
進(jìn)一步地，所述步驟(1)中，所述原料包括純度均高于99.5％的Hf、Nb、Ti、V。
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于有研工程技術(shù)研究院有限公司，未經(jīng)有研工程技術(shù)研究院有限公司許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/202210194697.5/2.html，轉(zhuǎn)載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
