[發明專利]一種原位析出自強韌化MoCrTiAlC系難熔高熵合金及其制備方法

在審

• 申請號: 202211639201.7
• 申請日: 2022-12-19
• 公開（公告）號: CN116240440A
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 韓冬;楊柏俊;孫文海;王曉明;韓國峰;呂威閆;王建強
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C1/10;C22C1/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 于曉波

本發明公開了一種原位析出自強韌化MoCrTiAlC系難熔高熵合金及其制備方法，屬于高溫材料技術領域。該合金組成元素為Mo、Cr、Ti、Al、C，化學成分表達式為(MoCrTiAl_0.16)_100?xC_x，其中x＝5～15，x為C的原子百分數。本發明制備出的難熔高熵合金具有BCC+FCC雙相結構，在室溫下抗壓強度1900～2600MPa，壓縮塑性8～11％，且在1200℃下抗壓強度仍可保持在300MPa以上，可在高溫環境領域得到廣泛應用。本發明還公開了上述難熔高熵合金的制備方法，該方法簡單、易行，具有廣闊應用前景。

技術領域

本發明涉及高溫材料技術領域，具體涉及一種原位析出自強韌化MoCrTiAlC系難熔高熵合金及其制備方法，該合金可在高溫環境領域得到廣泛應用。

背景技術

近年來，航空、航天、船舶等工業的快速發展對熱端部件的性能提出了越來越高的要求。然而，傳統的高溫合金經過若干年深入挖掘，其性能已接近其使用極限，進入瓶頸期。以Inconel718合金為例，其在600℃以下具有較高強度，但是超過600℃后，其強度隨溫度升高極劇下降，難以滿足未來工業對熱端部件使役性能的需求。因此開發性能更優的新型高溫合金迫在眉睫。

高熵合金設計理念的提出為突破高溫合金瓶頸提供了新思路。不同于傳統單一主元合金，高熵合金是由5種或5種以上元素按照等原子比或近等原子比組成的一類新型合金。其中，由Ta、Nb、V、Mo、W、Cr、Hf、Zr、Ti等高熔點元素組成的高熵合金被稱為難熔高熵合金。得益于各組成元素的高熔點特性，難熔高熵合金普遍具有較高的高溫強度、卓越的抗高溫氧化能力以及優異的高溫穩定性等特點，因此材料科學家們普遍認為難熔高熵合金在高溫材料應用領域具有廣闊前景。

根據Laube等關于MoCrTiAl難熔高熵合金的力學性能及組織結構表征研究，該種合金體系在高溫條件下具有較高的高溫強度(800℃，＞1250MPa)和良好塑性，顯示出極強的應用潛力。然而，該類合金在室溫條件下塑性不足3％，嚴重限制了該體系難熔高熵合金材料的進一步應用的可能。

發明內容

針對現在技術中存在的上述不足之處，本發明的目的在于提供一種原位析出自強韌化MoCrTiAlC系難熔高熵合金及其制備方法，旨在解決當前MoCrTiAl難熔高熵合金幾乎無室溫塑性問題。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種MoCrTiAlC系難熔高熵合金，該合金的化學式為：(MoCrTiAl_0.16)_100-xC_x，其中x＝5～15，x為C的原子百分數。

進一步，所述的MoCrTiAlC系難熔高熵合金，其鑄態組織結構為BCC+FCC雙相結構。

進一步，當x＝5時，該合金的化學式為：(MoCrTiAl_0.16)₉₅C₅；該合金為BCC+FCC雙相結構；合金的室溫壓縮強度為1914MPa，壓縮塑性為8.1％，在溫度1200℃下抗壓強度為332MPa。

進一步，當x＝10時，該合金的化學式為：(MoCrTiAl_0.16)₉₀C₁₀；該合金為BCC+FCC雙相結構；合金的室溫壓縮強度為2422MPa，壓縮塑性為11.4％，在溫度1200℃下抗壓強度為474MPa。

進一步，當x＝15時，該合金的化學式為：(MoCrTiAl_0.16)₈₅C₁₅；該合金為BCC+FCC雙相結構；合金的室溫壓縮強度為2539MPa，壓縮塑性為9.3％，在溫度1200℃下抗壓強度為685MPa。

上述所述MoCrTiAlC系難熔高熵合金采用真空電弧方法熔煉制備。