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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114277301A(43)申请公布日2022.04.05(21)申请号202111623533.1(22)申请日2021.12.28(71)申请人深圳大学地址518057广东省深圳市南山区粤海街道南海大道3688号申请人中南大学(72)发明人陈平虎张昀李瑞卿(74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215代理人段俊涛(51)Int.Cl.C22C30/00(2006.01)C22C14/00(2006.01)C22C1/02(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种高强高韧轻质高熵合金及其制备方法(57)摘要一种高强高韧轻质高熵合金,由Ti、Al、Cr、Mn元素组成,其中以原子百分比计,各组分含量为:Al,5‑20%;Cr,5‑20%;Mn,5‑20%;Ti为余量。其制备方法,包括如下步骤:按照原子百分比,称取单质Ti、Al、Cr、Mn丝材;将称取的材料放入真空熔炼炉进行熔炼,当Ti、Al、Cr、Mn完全熔化后,保温,冷却,之后将所得铸锭翻面进行二次熔炼;熔炼完成后,铸造得到铸锭样品。本发明高熵合金既具备TC4优异的室温强韧性,又具备TiAl合金在高温环境下优异的力学性能,同时降低了钛合金制造成本,从而进一步扩大钛合金在航空航天领域的使用范围,对航空航天飞行器的轻量化甚至提升推重比具有重要的意义。CN114277301ACN114277301A权利要求书1/1页1.一种高强高韧轻质高熵合金,其特征在于,由Ti、Al、Cr、Mn元素组成,其中以原子百分比计,各组分含量为:Al,5‑20%;Cr,5‑20%;Mn,5‑20%;Ti为余量。2.根据权利要求1所述高强高韧轻质高熵合金,其特征在于:通过调控Mn含量,调整高熵合金中B2相的比例、高熵合金内部晶粒尺寸以及高熵合金的屈服强度;通过调控Cr含量,调整β相的体积分数;随着Al、Cr、Mn含量的不同,高熵合金呈现体心立方(BCC)或密排六方(HCP)晶体结构。3.根据权利要求1或2所述高强高韧轻质高熵合金,其特征在于:当Al、Cr和Mn元素的原子比等比例增加时,高熵合金内部β相的晶格常数逐渐变小,硬度升高,压缩屈服强度逐渐升高。4.权利要求1所述高强高韧轻质高熵合金的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1,按照原子百分比,称取单质Ti、Al、Cr、Mn丝材;步骤2,将称取的材料放入真空熔炼炉进行熔炼,当Ti、Al、Cr、Mn完全熔化后,保温,冷却,之后将所得铸锭翻面进行二次熔炼;步骤3,熔炼完成后,铸造得到铸锭样品。5.根据权利要求4所述高强高韧轻质高熵合金的制备方法,其特征在于,所述步骤1中,称重前先用无水乙醇对材料进行超声波清洗,其中Mn丝材在清洗前先进行酸洗,酸洗采用硝酸酒精溶液。6.根据权利要求4所述高强高韧轻质高熵合金的制备方法,其特征在于,所述步骤2中,真空熔炼炉配备20°冷却装置,冷却装置采用水冷方式。7.根据权利要求4所述高强高韧轻质高熵合金的制备方法,其特征在于,所述步骤2中,熔炼前先对真空熔炼炉炉体进行洗气操作:先将炉内抽真空,待真空度<9.9×10‑4后充入纯度为99.9%的氩气,当炉内压强达到‑0.5MPa时停止充气;静置10‑20分钟后,进行第二次抽真空洗气操作。8.根据权利要求4所述高强高韧轻质高熵合金的制备方法,其特征在于,所述步骤2中,真空熔炼的电压设定为300V,电流为25A。9.根据权利要求4所述高强高韧轻质高熵合金的制备方法,其特征在于,所述步骤2中,当Ti、Al、Cr、Mn完全熔化后,保温15s,步骤2中共进行4次熔炼。10.根据权利要求4所述高强高韧轻质高熵合金的制备方法,其特征在于,所述步骤3中,采用吸铸模式进行铸造,浇注完成后将铸锭样品空冷至室温。2CN114277301A说明书1/6页一种高强高韧轻质高熵合金及其制备方法技术领域[0001]本发明属于轻质高强高韧合金结构材料技术领域,特别涉及一种高强高韧轻质高熵合金及其制备方法。背景技术[0002]推重比是航空航天飞行器的重要性能指标,提高推重比已成为发展航空技术的主要攻关方向,材料轻量化是众多提高推重比方法中最有效的基本方法。[0003]钛合金作为一种轻质高强合金,具有高比强度、低密度与良好的耐热特性等优异特性,在航空航天飞行器上的用量不断增加。美国通用公司利用钛合金取代F22部分不锈钢,使飞机整体质量降低了16%,其F119发动机用钛合金含量也达到了39%,显著地提高了发动机的推重比。显然,进一步提升钛合金在航空航天飞行器中的使用量对提升飞行器推重比具有重要的意义。[0004]Ti6Al4V(又称TC4或者Ti64)是第一种成功研制的实用型钛合金,由于其高强度、低