[發明專利]基于間隙固溶及置換固溶強化效應的高熵合金和其制備方法

在審

• 申請號: 202210367509.4
• 申請日: 2022-04-08
• 公開（公告）號: CN114703415A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 馬麗莉;楊柏婷;趙盼盼;馬斌;衡中皓
• 申請（專利權）人: 青海大學
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C1/02
• 代理公司: 北京華智則銘知識產權代理有限公司 11573
• 代理人: 王昌貴

本發明涉及合金材料的技術領域，具體給出一種基于間隙固溶及置換固溶強化效應的高熵合金及其制備方法。以原子的摩爾比計，所述高熵合金的通式為B_xAl₂Ti₁(CrFeNi)_97?x，其中，0x2。本發明通過置換固溶強化和間隙固溶強化兩種機制進行協同作用，實現高熵合金的組織調控和強韌化，提供一種同時具有高強度和高塑性的B?Al?Ti?Cr?Fe?Ni高熵合金體系。

技術領域

本發明涉及合金材料的技術領域，具體涉及一種基于間隙固溶及置換固溶強化效應的高熵合金及其制備方法。

背景技術

傳統合金是由一種或兩種主要元素組成，高熵合金與傳統合金不同，高熵合金是由五種或五種以上等量或者近似等量的主要元素組成。研究發現，高熵合金具有髙熵效應、晶格畸變效應、遲滯擴散效應和“雞尾酒”效應等四大效應。與傳統合金相比，高熵合金具有一些顯著的性能，如高強度、高硬度，延展性好，熱穩定性好，抗疲勞性能好，還具有優異的抗腐蝕性和耐磨性能。Co元素為戰略稀缺元素，價格昂貴，因此，開發出不含Co元素但仍能保持優異力學性能的合金體系，不僅可為低成本高熵合金體系的開發提供思路和研究基礎，還可降低經濟成本，有助于大力推進高熵合金的應用進程。

基于目前對高熵合金的研究發現，研究難點在于如何制備強塑性匹配較高的合金體系，即提高合金的強度、硬度的同時會犧牲一部分塑性，因此很難作為結構材料而被廣泛應用。目前，得到高強度和高塑性的合金主要有四大強化機制，分別為位錯強化、細晶強化、第二相強化和固溶強化。本發明通過置換固溶強化和間隙固溶強化兩種強化機制進行協同作用，實現高熵合金的組織調控和強韌化，提供一種同時具有高強度和高塑性的新型高熵合金，其強塑性匹配較高。

因此，如何得到高強度和高塑性的合金是高熵合金領域的研究熱點，也具有很重要的研究意義，有鑒于此，特提出本申請。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基于間隙固溶和置換固溶強化效應的高熵合金及其制備方法。

基于間隙固溶及置換固溶強化效應的高熵合金，以原子摩爾比計，所述高熵合金的通式為B_xAl₂Ti₁(CrFeNi)_97-x，其中，0x2。

作為一種案例，所述高熵合金的通式為B_0.25Al₂Ti₁(CrFeNi)_96.75。

作為一種案例，所述高熵合金的通式為B_0.5Al₂Ti₁(CrFeNi)_96.5。

作為一種案例，所述高熵合金的通式為B₁Al₂Ti₁(CrFeNi)₉₆。

作為一種案例，所述高熵合金的通式為B_1.5Al₂Ti₁(CrFeNi)_95.5。

作為一種案例，所述高熵合金具有單相FCC結構，為枝晶結構。

作為一種案例，所述高熵合金B_1.5Al₂Ti₁(CrFeNi)_95.5的屈服強度和最大抗拉強度分別達到252.1MPa和603.7MPa，拉伸斷后伸長率為26.9％。

本發明提供上述任一項所述基于間隙固溶及置換固溶強化效應的高熵合金的制備方法，所述制備方法包括在Al₂Ti₁(CrFeNi)₉₇基體中，按照配方量添加B元素進行熔煉，得到所述基于間隙固溶和置換固溶強化效應的高熵合金。