一种高熵合金材料及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115323244A(43)申请公布日2022.11.11(21)申请号202211002576.2(22)申请日2022.08.18(71)申请人湖南三泰新材料股份有限公司地址417009湖南省娄底市娄底经济技术开发区群乐街1号(72)发明人黄玲向勇夏棋曾麟芳胡勇李聚良(74)专利代理机构长沙智德知识产权代理事务所(普通合伙)43207专利代理师姚政(51)Int.Cl.C22C30/02(2006.01)B22F9/08(2006.01)B22F3/04(2006.01)B22F3/18(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种高熵合金材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种高熵合金材料，属于金属复合材料及冶金技术领域，以摩尔百分比计，其化学成分由以下元素组成：Fe19％‑21％、Mn15％‑17％、Cu15％‑17％、Cr15％‑17％、V15％‑17％、Ti15％‑17％、B0.1％‑0.3％和不可避免的杂质；本发明还公开了一种高熵合金材料的制备方法，包括电炉冶炼、雾化制粉、粉末包套及封装、粉末热轧成型四个步骤，制备的高熵合金具有成分均匀、高强度、高硬度、良好的韧性和耐腐性能，且制备工艺简单，生产效率高。CN115323244ACN115323244A权利要求书1/1页1.一种高熵合金材料，其特征在于，以摩尔百分比计，其化学成分由以下元素组成：Fe19％‑21％、Mn15％‑17％、Cu15％‑17％、Cr15％‑17％、V15％‑17％、Ti15％‑17％、B0.1％‑0.3％和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种高熵合金材料，其特征在于，以摩尔百分比计，其化学成分由以下元素组成：Fe20％、Mn16％、Cu16％、Cr16％、V15.9％、Ti15.9％、B0.2％和不可避免的杂质。3.如权利要求1‑2所述的任一种高熵合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，电炉冶炼：按上述摩尔百分比，把纯铜、纯锰、纯铁、纯钛、纯铬、和纯钒依次加入冶炼炉中，通入氩气保护开始熔炼，待炉内金属全部熔化后电磁搅拌20min，再加入硼铁合金粉搅拌均匀得到合金液，熔炼加热温度控制在1650℃‑1850℃；步骤二，雾化制粉：将熔炼的合金液由炉内出钢时直接进行雾化处理，雾化采用氮气进行处理，雾化喷嘴气体压力为3MPa‑6MPa，制得高熵合金粉末；步骤三，粉末包套及封装：将高熵合金粉末进行机械搅拌均匀后，装入包套模具中静压预成型，抽真空至包套内真空度10‑1Pa以上，然后用电子束焊机将包套端盖焊接密封；步骤四，粉末热轧成型：将包套置于加热炉中加热至900‑1000℃，保温1‑3h后出炉热轧，得到高熵合金材料。4.根据权利要求3所述的一种高熵合金材料的制备方法，其特征在于，在步骤一中，各金属组分的原料纯度不小于99.9％。5.根据权利要求3所述的一种高熵合金材料的制备方法，其特征在于，在步骤一中，硼铁合金粉的粒度≥200目，合金的硼含量大于20％。6.根据权利要求3所述的一种高熵合金材料的制备方法，其特征在于，在步骤一中，合金熔炼2‑3遍，合金第一次熔炼完浇铸成锭后，再将合金锭熔化。7.根据权利要求3所述的一种高熵合金材料的制备方法，其特征在于，在步骤二中，雾化制粉制得的粉末要求：粉体球形率90％以上、粉体氧含量＜200ppm，100μm以下的雾化粉末质量百分比含量达到90％以上。8.根据权利要求3所述的一种高熵合金材料的制备方法，其特征在于，在步骤三中，包套选用低碳钢板或纯铁板，包套板厚度2‑5mm。9.根据权利要求3所述的一种高熵合金材料的制备方法，其特征在于，在步骤四中，热轧每道采用次压下量控制在10％‑20％，总变形量≥75％。2CN115323244A说明书1/5页一种高熵合金材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于金属复合材料及冶金技术领域，具体涉及一种高熵合金材料及其制备方法。背景技术[0002]不同于传统合金由一种主要元素和多种微量元素组成，高熵合金则是由多种元素(通常4种以上)以等比或近等比混合而成的固溶体。在热力学高熵作用下，性质各异的原子在固溶体中占位无序，会造成严重的晶格畸变；特殊的晶体结构使高熵合金具有了高强度、强耐蚀、高耐磨等优异特性。[0003]目前，传统的难熔高熵合金的制备以真空电弧熔炼法为主，且需要反复熔炼4‑5次。然而，大多数高熵合金的组元熔点相差巨大；例如：V的熔点为1890℃，而W的熔点达到3620℃，不但相差1530℃，更是高于V的沸点(3000℃)。因此，难熔高熵合金的熔炼制备过程中，极易造成低熔沸物质的挥发，进而导致成型合金的成分组成偏离最初设定。同时，巨大的熔点差异使得难熔金属两两