兼具高强度高弹性的定向凝固TiNiFeCoNb轻质高熵合金及其制备.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115896581A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211383504.7(22)申请日2022.11.07(71)申请人中国科学院金属研究所地址110015辽宁省沈阳市沈河区文化路72号(72)发明人朱正旺李欢张海峰张宏伟付华萌李松涛(74)专利代理机构沈阳晨创科技专利代理有限责任公司21001专利代理师张晨(51)Int.Cl.C22C30/00(2006.01)C22C1/02(2006.01)B22D27/04(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图10页(54)发明名称兼具高强度高弹性的定向凝固TiNiFeCoNb轻质高熵合金及其制备(57)摘要一种兼具高强度高弹性的定向凝固TiNiFeCoNb轻质高熵合金及其制备，属于金属材料设计及其制备领域。该定向凝固高熵合金的组成元素为Ti、Ni、Fe、Co、Nb，各组分原子百分比为：40：15：15：10：20。定向凝固生长速度为15mm/h，定向凝固旋转速度为15rpm。该类合金在定向凝固后，合金发生了择优取向，形成了{100}<011>织构。所述高熵合金的横截面由烟花状的团簇组成，为BCC+B2的特殊共晶组织。该合金在压缩过程中，展现了高弹性应变与高弹性极限。CN115896581ACN115896581A权利要求书1/1页1.一种兼具高强度高弹性的定向凝固TiNiFeCoNb轻质高熵合金，其特征在于：所述高熵合金的原子百分比表达式为Ti40Ni15Fe15Co10Nb20。2.按照权利要求1所述兼具高强度高弹性的定向凝固TiNiFeCoNb轻质高熵合金，其特征在于：所述高熵合金的密度为6.655g/cm3。3.一种权利要求1所述兼具高强度高弹性的定向凝固TiNiFeCoNb轻质高熵合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1).按照所述高熵合金成分，将原子百分比换算成质量百分比称取配料；步骤2).将所称取的原料一一去除表面的氧化皮，并用工业乙醇超声清洗；步骤3).将处理好的原料根据熔点由低至高的顺序放在真空非自耗电弧炉的铜坩埚中；步骤4).将电弧炉内的真空室抽至真空度为1×10‑3～5×10‑3Pa后，向炉内充入‑0.05～‑0.1MPa的氩气，重复多次熔炼均匀后得到纽扣状铸锭；步骤5).将纽扣状铸锭放入翻转熔炼炉中，熔炼后将液体翻转进铜模具中，获得的母棒；步骤6).使用定向凝固设备，将母棒底部融化，凝固在与母棒同样成分的底座上，并将光聚焦点逐步上移，通过控制光聚焦点上移速度控制定向凝固生长速度，定向凝固生长速度控制在3～15mm/h，定向凝固过程中旋转速度为15rpm，最终获得的定向凝固TiNiFeCoNb轻质高熵合金。4.按照权利要求3所述兼具高强度高弹性的定向凝固TiNiFeCoNb轻质高熵合金的制备方法，其特征在于：步骤1)中，组成元素钛、镍、铁、钴和铌的纯度均≥99.9％，且纯金属原材料均为块状或颗粒状。5.按照权利要求3所述兼具高强度高弹性的定向凝固TiNiFeCoNb轻质高熵合金的制备方法，其特征在于：步骤1)中，原料为海绵钛、镍颗粒、铁块、钴板、铌颗粒。6.按照权利要求3所述兼具高强度高弹性的定向凝固TiNiFeCoNb轻质高熵合金的制备方法，其特征在于：步骤4)中，重复多次熔炼均匀的过程中开启磁搅拌，熔炼次数为5次。7.按照权利要求3所述兼具高强度高弹性的定向凝固TiNiFeCoNb轻质高熵合金的制备方法，其特征在于：步骤5)中，定向凝固生长速度为3～15mm/h。8.一种按照权利要求3所述方法制备得到的定向凝固TiNiFeCoNb轻质高熵合金，其特征在于：所述高熵合金微观结构为由富Nb的BCC相与贫Nb的B2相组成的不规则共晶组织。9.按照权利要求7所述定向凝固TiNiFeCoNb轻质高熵合金，其特征在于：所述高熵合金室温压缩弹性极限为1290MPa，室温压缩弹性应变4.5％。2CN115896581A说明书1/4页兼具高强度高弹性的定向凝固TiNiFeCoNb轻质高熵合金及其制备技术领域[0001]本发明属于金属材料设计及其制备领域，具体提供一种兼具高强度高弹性的定向凝固TiNiFeCoNb轻质高熵合金及其制备方法。背景技术[0002]定向凝固技术的要点在于材料的各种性能与显微组织的分布以及形貌有关，微观组织的形貌取决于凝固阶段中固液界面的温度梯度以及各元素之间的分配。因此，怎样调控凝固阶段中固液界面的传质和传热是定向凝固理论发展的重要研究方向。通过定向凝固技术调控凝固阶段热的传导方向从而调控微观组织的形貌及生长方式，以达到微观组织朝着确定的方向排列，并得到优异的物理性能和力学性能。而高熵合金是近些年提出的具有革命性的新概念。但将定向凝固制备技术应用