[發明專利]一種用于鈦-鋼連接的高熵層狀過渡層材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202310436216.1
• 申請日: 2023-04-20
• 公開（公告）號: CN116550753A
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 梅青松;譚媛媛;陳子豪;廖凌祎;彭宇琦
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: B21B1/38
• 分類號: B21B1/38;C22F1/08;C22F1/18;C22F1/04;C22F1/16;C21D6/00;C21D8/02;C21D9/46
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 詹藝

本發明公開了一種用于鈦?鋼連接的高熵層狀過渡層材料及其制備方法，屬于合金或有色金屬的處理技術領域。本發明將片狀金屬堆疊在一起，在室溫下進行軋制，軋制后沿長度方向對折，循環軋制至預定道次，隨后將所得中間樣品制成塊體材料；塊體材料經熱處理?熱軋壓薄，最終獲得用于鈦?鋼連接的高熵層狀過渡層材料。本方法通過金屬發生劇烈塑性變形，使層間距減小，軋制后各金屬之間發生部分固溶，經過熱處理后，元素擴散完成并保持層狀的非均勻結構，并通過熱軋壓薄，進一步降低合金缺陷。本發明工藝簡單，所制得的合金為單相結構，并具備較高的硬度。

技術領域

本發明涉及合金或有色金屬的處理技術領域，尤其涉及一種用于鈦-鋼連接的高熵層狀過渡層材料及其制備方法。

背景技術

鈦/鋼復合板不僅具有鈦的耐蝕性，而且具備碳鋼優良的強韌性和加工性能以及低成本的特點，擁有廣泛的工程應用前景。近些年來在航空航天、海洋工程、化學工業、管道工程等領域大規模使用。但是，受限于鈦元素和鐵元素的性能差異，它們之間易生成硬脆的金屬間化合物，嚴重降低了界面結合強度。

近幾年來，在高熵合金的基礎上，發展而來的高熵金屬間化合物獲得了越來越多的關注。高熵金屬間化合物是一種有序金屬材料，它的各亞點陣之間保持著長程有序結構，具有金屬間化合物的特點，而在每個亞點陣內多種元素隨機占位，又保持著固溶體的性能。通過這種亞點陣多主元化的設計理念，普通二元金屬間化合物經過高熵化表現出更優良的性能，比如塑韌性的提升、更加穩定的高溫性能等?；诟哽亟饘匍g化合物的這種特性，使用它作為鈦/鋼復合板界面的過渡材料，使原本的鐵-鈦二元化合物高熵化，解決界面結合的問題具有可期的成效。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，在本發明的第一方面，提供了一種工藝簡單、適合工業化生產的用于鈦-鋼連接的高熵層狀過渡層材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)預處理：

準備尺寸規格統一的鐵片、銅片、鈦片、鋁片，得到金屬片；去除其表面雜質，根據等摩爾比例稱取相應質量的金屬片，將其隨機疊放至一起，得到疊層胚料；

(2)軋制處理：

對所述疊層胚料進行軋制，記一道次為軋制一次，每道次軋制后將疊層胚料沿軋制方向對折，再進行下一道次軋制，重復以上軋制過程至預定道次，得到中間材料；

(3)密封壓實：

將所述中間材料置于金屬容置件內部，經密封、壓實，得到塊體材料；

(4)高溫熱軋：

對所述塊體材料進行熱處理，熱處理后進行熱軋壓薄，重復熱處理-熱軋壓薄過程至預定循環次數，最后回收得到用于鈦-鋼連接的高熵層狀過渡層材料。

優選的，所述步驟(1)中，所述金屬片除鐵片、銅片、鈦片、鋁片外，還包括鋅片。

優選的，所述步驟(2)中，所述軋制在室溫無潤滑的條件下進行。

優選的，所述步驟(2)中，所述軋制的每道次疊層胚料厚度形變的壓下量為50％～70％。

優選的，所述步驟(2)中，所述軋制的預定道次總數為40～100道次。

優選的，所述步驟(3)中，所述金屬容置件由易于加工并具有良好延展性的金屬或金屬合金制成。

進一步優選的，所述金屬容置件為可兩端封閉的圓柱形金屬管；所述金屬管由銅制成。

優選的，所述步驟(4)中，所述熱處理為在600～700℃保溫30～60min。

優選的，所述步驟(4)中，所述熱處理-熱軋壓薄的循環次數為2～5次。

優選的，所述步驟(4)中，所述塊體材料經熱處理-熱軋壓薄后在厚度方向上形變的累積壓下量為70～90％。