一种高强韧性的面心立方高熵合金及其制备方法.pdf

(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CN113430405A(43)申请公布日2021.09.24(21)申请号202110721724.5(22)申请日2021.06.28(71)申请人西北工业大学地址710068陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人李小琳郝晓晓王海丰邓想涛(74)专利代理机构西安铭泽知识产权代理事务所(普通合伙)61223代理人高艳辉(51)Int.Cl.C22C1/02(2006.01)C22C30/00(2006.01)C22F1/16(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图4页(54)发明名称一种高强韧性的面心立方高熵合金及其制备方法(57)摘要本发明公开一种高强韧性的面心立方高熵合金及其制备方法，属于高熵合金强韧化技术领域，包括步骤：将Fe、Mn、Co、Cr、Al混合均匀，于真空中其进行第一次熔炼；随后在惰性气体下，向第一次熔炼后的合金中加入C单质进行第二次熔炼；加入稀土元素，进行第三次熔炼，随后将其浇铸后于1100～1300℃的温度下保温1～3h，获得合金铸锭，并将其进行热轧，使其厚度形变至3mm，冷至室温后去除其表面的氧化层，然后经过冷轧，使其厚度形变至1mm，得到合金粗品；将上述轧制后的合金置于650～900℃温度的热处理炉内保温0.5～2h，取出水冷，即得到目标成分面心立方高熵合金。本发明以成分设计、相图计算为后续热处理提供指导，使合金强度得到大幅度提高，同时合金拥有较高塑性。CN113430405ACN113430405A权利要求书1/1页1.一种高强韧性的面心立方高熵合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，将Fe、Mn、Co、Cr、Al金属单质混合均匀，于真空中其进行第一次熔炼处理；随后在惰性气体氛围下，向第一次熔炼处理后的合金中加入C单质进行第二次熔炼处理；加入稀土元素，进行第三次熔炼，随后将其浇铸后于1100～1300℃的温度下保温1～3h，获得合金铸锭；S2，将保温完成的合金铸锭进行热轧，使其厚度形变至3mm，冷至室温后去除其表面的氧化层，然后经过冷轧，使其厚度形变至1mm，得到合金粗品；S3，将S2轧制后的合金置于650～900℃温度的热处理炉内保温0.5～2h，取出水冷，即得到目标成分面心立方高熵合金。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Fe、Mn、Co、Cr、C的用量按照以下原子百分比计，Fe：40.0～50.0at.％、Mn：20.0～30.0at.％、Co：10.0～20.0at.％、Cr：5.0～10.0at.％、C：0.5～2.5at.％；所述Al的用量为Fe、Mn、Co、Cr和C单质总质量的0.09～0.15％。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述稀土元素为Ce，所述Ce与所述Al的质量比为1:1～3。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1中，真空度为0.03～0.09MPa。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1中，所述第一次熔炼处理、所述第二次熔炼处理及所述第三次熔炼处理均是在真空感应熔炼炉中进行的。6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一次熔炼处理是于70‑90KW功率的电磁搅拌下，精炼5～20min。7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第二次熔炼处理是于氩气气氛中，以70‑90KW的功率熔炼3‑5min。8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第三次熔炼处理是以70‑90KW的功率熔炼0.5‑2min，至少重复熔炼三次。9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S2中以浓度为20％的盐酸溶液去除其表面的氧化层。10.一种如权利要求1‑9任意一项所述的制备方法制得的面心立方高熵合金。2CN113430405A说明书1/7页一种高强韧性的面心立方高熵合金及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及高熵合金材料强韧化技术领域，尤其涉及一种高强韧性的面心立方高熵合金及其制备方法。背景技术[0002]金属材料在人类社会的发展中一直起着举足轻重的关键作用，我国的科技发展也对高性能的新型金属材料提出了更高要求。高熵合金是近年来涌现出的具有广泛应用前景的合金设计理念。它是由5种及以上元素组成，每种主要元素的含量在5at.％到35at.％(原子分数)之间。打破了传统合金以混合焓为主的单主元成分设计理念，高熵合金的设计以构型熵为主，旨在使构型熵最大化，从而促使合金形成简单固溶体。高熵合金独特的固溶体结构使其具有有别于传统金属的特性：热力学上的高熵特性、结构上的晶格畸变效应、动力学上的缓慢扩散效应和性能上的鸡尾酒效应。高熵合金的特性使高熵合金具有一系列优异的性能：高强度、高硬度、良好的耐磨及耐腐蚀性能等。[0003]根据高熵合金的固溶体结构，可以分