一种可调控双相组织的高强度高塑性高熵合金及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115595485A(43)申请公布日2023.01.13(21)申请号202210891026.4(22)申请日2022.07.27(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人彭振孙健(74)专利代理机构南京智造力知识产权代理有限公司32382专利代理师田玉菲(51)Int.Cl.C22C30/00(2006.01)C22C1/02(2006.01)C22F1/00(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图7页(54)发明名称一种可调控双相组织的高强度高塑性高熵合金及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种可调控双相组织的高强度高塑性高熵合金及其制备方法，涉及金属材料技术领域。本发明所述的制备方法包括原材料预处理、炉内去氧处理和高熵合金熔炼，原材料选用Al、Fe、Co、Ni、M金属块，按目标材料AlaFebCocNidMx的原子百分比进行称量取用，M可以为钇(Y)、锆(Zr)、钼(Mo)元素中的一种或多种，其中18at.％≤a≤22at.％，18at.％≤b≤22at.％，18at.％≤c≤22at.％，38at.％≤d≤42at.％，0at.％≤x≤5at.％，a+b+c+d+x＝100。制备出的高熵合金表现出FCC相与BCC相共存的结构，具有高强度与塑性，表现为36％～42％的压缩塑性、870～970MPa的压缩屈服强度、2600～2800MPa的抗压强度和320～360HV0.2的显微维氏硬度，且通过调控两相组织比例可以使合金获得更高强度或者更高塑性，具有强大的发展潜力。CN115595485ACN115595485A权利要求书1/1页1.一种可调控双相组织的高强度高塑性高熵合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)原材料预处理：以Al、Fe、Co、Ni、M金属块作为高熵合金原材料，对金属块进行去除氧化皮处理，将处理后的金属块按目标材料AlaFebCocNidMx的原子百分比进行称量取用，其中18at.％≤a≤22at.％，18at.％≤b≤22at.％，18at.％≤c≤22at.％，38at.％≤d≤42at.％，0at.％≤x≤5at.％，且a+b+c+d+x＝100；M为钇(Y)、锆(Zr)、钼(Mo)中的一种或多种。2)炉内去氧处理：将经过预处理后的金属块从下到上按熔点由低到高的顺序依次放置入真空电弧熔炼炉中的水冷铜坩埚中，在另一坩埚中放入纯钛，抽除真空电弧熔炼炉内空气，通入惰性气体，在惰性气氛的保护下对纯钛进行熔炼，去除炉内残余氧气。3)高熵合金熔炼：在惰性气氛下将金属块进行熔炼，冷却后获得高熵合金铸锭，随后对铸锭进行均匀化热处理。2.根据权利要求1所述的可调控双相组织的高强度高塑性高熵合金的制备方法，其特征在于，所述Al、Fe、Co、Ni、M金属块的纯度均大于等于99.9wt.％。3.根据权利要求1所述的可调控双相组织的高强度高塑性高熵合金的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中高熵合金电弧熔炼需要进行5～8次，首次熔炼的电流控制在100～200A，熔炼3～8分钟，随后每次的熔炼参数为200～400A电流下熔炼2～6分钟。4.根据权利要求3所述的可调控双相组织的高强度高塑性高熵合金的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中的熔炼过程中开启磁搅拌。5.根据权利要求1所述的可调控双相组织的高强度高塑性高熵合金的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中的均匀化热处理为600℃～800℃下保温3～6h，随后在空气中冷却至300℃～400℃后水淬冷却至室温。6.根据权利要求1所述的可调控双相组织的高强度高塑性高熵合金的制备方法，其特征在于，所述去除氧化皮处理步骤为：采用砂纸或者砂轮打磨金属块表面，在丙酮中超声清洗5分钟后放入超纯水中超声清洗，随后在80℃下烘至干燥。7.根据权利要求1‑6中任一项所述的制备方法制备出的可调控双相组织的高强度高塑性高熵合金，其特征在于，所述高熵合金具有等轴树枝晶状的FCC相与BCC相的双相结构，其中BCC相占45％～65％的体积分数。8.根据权利要求7所述的可调控双相组织的高强度高塑性高熵合金，其特征在于，所述高熵合金具有36％～42％的压缩塑性、870～970MPa的压缩屈服强度、320～360HV0.2的显微维氏硬度与2600～2800MPa的抗压强度。9.根据权利要求7所述的可调控双相组织的高强度高塑性高熵合金，其特征在于，M为钼(Mo)，其原子百分比为4％时，所述高熵合金的抗压强度为2800MPa。10.根据权利要求7所述的可调控双相组织的高强度高塑性高熵合金，其特征在于，M为钇(Y)，其百分比为1％时，所述高熵合金的压缩塑性为41％。2CN115595485A说明书1/6页一种可