含有纳米强化相γ’相的铝钴铬铁镍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CN113186443A(43)申请公布日2021.07.30(21)申请号202110379171.X(22)申请日2021.04.08(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市玄武区孝陵卫街200号(72)发明人葛锐黄鸣(74)专利代理机构南京行高知识产权代理有限公司32404代理人王培松(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4页附图3页(54)发明名称含有纳米强化相γ’相的铝钴铬铁镍高熵合金及其制备方法(57)摘要本发明提供一种含有纳米强化相γ’相的铝钴铬铁镍高熵合金及其制备方法，首先按照摩尔比x:1:1:1:1:1称量Al、Co、Cr、Fe、Ni、原料并混合，采用真空电弧熔炼炉制备高熵合金，在惰性气体保护环境下冷却成合金铸锭；x为摩尔比，取值0.25～0.3；Fe、Cr、Co、Ni原子百分比范围均为23.25～23.52at％；Al为5～7at％；然后对合金铸锭进行热处理，包括固溶热处理和时效热处理，制备含γ’相的高熵合金，高熵合金结构为FCC+γ’相两相结构，孔径尺寸在5nm～30nm。由此，优化制备工艺，通过沉淀硬化高熵合金，在FCC相变的基础上强化第二相γ’相的的析出，得到FCC相和γ’相两相结构的合金结构，通过纳米粒子增强的合金性能优异，并在强度和韧性之间实现平衡。CN113186443ACN113186443A权利要求书1/1页1.一种含有纳米强化相γ’相的铝钴铬铁镍高熵合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、按照摩尔比x:1:1:1:1:1称量Al、Co、Cr、Fe、Ni原料并混合，采用球磨机球磨均匀；将混合球磨后的粉末压成块体；采用真空电弧熔炼炉熔炼所述块体，熔炼后再将炉内抽真空，充入惰性气体，在氩气保护环境下冷却成合金铸锭；所得合金铸锭为AlxCoCrFeNi体系，其中x为摩尔比，取值为0.25～0.3；所述合金中各组成元素按照原子百分比包括：Fe、Cr、Co、Ni，原子百分比的取值范围均为23.25～23.52at％；Al为5～7at％；步骤2、所制备的合金铸锭进行固溶与时效热处理，通过固溶热处理将合金铸锭保持在高温单相区，将多余的相溶解，形成过饱和固溶体单相，通过时效热处理析出纳米强化相γ’相。2.根据权利要求1所述的含有纳米强化相γ’相的铝钴铬铁镍高熵合金的制备方法，其特征在于，所述步骤2的固溶与时效热处理具体包括：首先，对所制备的合金铸锭进行1200±10℃的固溶热处理，选择淬火的冷却方式，固溶热处理30min；然后，进行620±10℃的时效热处理，选择淬火的冷却方式，时效热处理50h，得到包含FCC相和γ’相两相结构的高熵合金。3.根据权利要求1所述的含有纳米强化相γ’相的铝钴铬铁镍高熵合金的制备方法，其特征在于，所述步骤2制备的两相结构的高熵合金，该合金体系中，基体为FCC相，γ’相为纳米强化相，孔径尺寸在5nm～30nm。4.根据权利要求1所述的含有纳米强化相γ’相的铝钴铬铁镍高熵合金的制备方法，其特征在于，所述高熵合金由基体FCC相上分布的圆柱形状γ’相构成。5.根据权利要求1‑4中任意一项所述的含有纳米强化相γ’相的铝钴铬铁镍高熵合金的制备方法，其特征在于，在步骤1的球磨过程中，根据球料比1:10选用不锈钢罐和不锈钢球，混合球磨3h。6.一种根据权利要求1‑5中任意一下所述的制备方法制备的铝钴铬铁镍高熵合金，其中所述的高熵合金结构为由FCC相和γ’相构成的两相结构，孔径尺寸在5nm～30nm。7.根据权利要求6所述的铝钴铬铁镍高熵合金，其特征在于，所述纳米强化相γ’相呈圆柱形状。2CN113186443A说明书1/4页含有纳米强化相γ’相的铝钴铬铁镍高熵合金及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及高熵合金技术领域，具体而言涉及一种含有γ’相的铝钴铬铁镍高熵合金及其制备方法。背景技术[0002]高熵合金作为一种新兴的多主元合金，凭借优异的综合性能受到广泛关注。虽然高熵合金在许多方面的力学性能已经优于其他传统合金，但力学性能平衡，强度与韧性的平衡兼顾一直是工程材料的一个难点。[0003]铝钴铬铁镍高熵合金(AlxCoCrFeNi)作为其中开展比较多的高熵合金体系，通过加入Al元素来实现性能改善，尤其是硬度的提升，促进朝向BCC相的转变，合金的硬度和强度得到显著的提升。例如现有技术中通过真空电弧熔炼或者激光3D打印增材制造技术来制备AlxCoCrFeNi合金，虽然对强度和硬度起到比较大的提升，但合金的塑性强度和抗拉伸性能不理想。[0004]在另一些研究中，尝试将合金粉末通过高能球磨，实现固