NbMoHfTiZrAlSi难熔高熵合金及制备方法.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CN113046614A(43)申请公布日2021.06.29(21)申请号202110250178.1(22)申请日2021.03.08(71)申请人西南交通大学地址610031四川省成都市金牛区二环路北一段111号(72)发明人张松曾琪皓胥永刚张入伟郭宇张卓琳(74)专利代理机构成都信博专利代理有限责任公司51200代理人舒启龙(51)Int.Cl.C22C30/00(2006.01)C22C1/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称NbMoHfTiZrAlSi难熔高熵合金及制备方法(57)摘要本发明公开了一种NbMoHfTiZrAlSi难熔高熵合金及制备方法。该合金的制备流程如下：按照各元素的原子配比进行配置原材料；再将原材料按照熔点由低到高依次放入水冷铜坩埚中；在氩气保护下使用真空非自耗电弧熔炼炉制备合金。本发明通过合理的元素选择与成分调整，加入具有较低密度的Si元素，降低了合金的密度，提高合金的高温抗氧化性能，同时保证合金兼具良好的高温力学性能。CN113046614ACN113046614A权利要求书1/1页1.一种NbMoHfTiZrAlSi难熔高熵合金，其特征在于，所述合金各组分按照原子百分比为：Nb5‑35％、Mo5‑30％、Hf5‑35％、Ti5‑35％、Zr5‑30％、Al5‑35％、Si5‑30％。2.根据权利要求1所述的一种NbMoHfTiZrAlSi难熔高熵合金，其特征在于，所述合金各组分的原子配比为：Nb：Mo：Hf：Ti：Zr：Al：Si＝1:0.5:0.5:1:1:1:0.5。3.一种如权利要求2所述合金的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：步骤(1)：原材料准备及称量选用纯度均大于99.96％的粒/块状Nb、Mo、Hf、Ti、Zr、Al和Si作为原材料；按照原子配比进行配制；Nb、Hf、Zr和Mo金属先用去污粉清除油污，并在3％HF+30％HNO3+70％H2O，vol％条件下进行酸洗，最后水洗以及无水乙醇超声波振荡清洗；Al金属先用去污粉清除油污，再使用NaOH溶液清洗，最后水洗以及无水乙醇超声波振荡清洗；海绵Ti用无水乙醇清洗；Si用去污粉洗和酒精清洗以及水洗；将各元素原子配比换算为质量百分比进行原材料称量，以供熔炼合金使用；步骤(2)：将步骤(1)中称量好的原材料按照熔点由低到高将Al、Si、Ti、Zr、Hf、Nb和Mo放入水冷铜坩埚中,将用作吸氧的纯钛放置于另一水冷铜坩埚中；步骤(3)：对电弧熔炼炉抽真空，使得腔内真空度达到10‑4‑10‑5Pa；然后充入保护气体Ar气或者He气至0.05Mpa以上；在熔炼合金前，先熔炼另一水冷铜坩埚中的纯钛3min，以消除炉腔内残余的氧气，以避免合金在熔炼过程中发生氧化；步骤(4)：熔炼合金将钨极调至原材料上方将电压调至50V后引弧开始熔炼，随后缓慢调整电流至800‑1000A，待合金均熔化成液态后，开启电磁搅拌，保持电弧3min,关闭电弧；步骤(5)：待合金冷却后，将铸锭翻转180°，重复步骤(4)；如此反复操作6次以获得成分均匀的合金。2CN113046614A说明书1/4页NbMoHfTiZrAlSi难熔高熵合金及制备方法技术领域[0001]本发明属于金属材料领域，具体涉及一种NbMoHfTiZrAlSi难熔高熵合金及其制备方法。背景技术[0002]近年来，航空航天技术的发展对其高温热端部件材料提出了更高的要求，即要拥有适中的密度、更高的承温能力、优异的室温和高温力学性能，以及良好的高温抗氧化性能等。然而，传统的Ni基合金已经达到其性能开发的极限(其熔点的80％，约1150℃)，这类合金的进一步应用受到极大的限制。因此，迫切地需要开发出具有更高承温能力的合金来满足航空航天领域的应用需求。[0003]与以一种或两种元素为主的传统合金相比，高熵合金通常由5‑13种元素组成，每种元素含量为5％‑35％(at％)且所有元素没有主次之分。高熵合金具有较高的混合熵(≧1.61R)，能够有效抑制金属间化合物的产生，生成相数目远远小于吉布斯相律确定的最大数目，其微观组织通常由简单固溶体组成。[0004]基于高熵合金概念，2010年美国空军实验室Senkov提出以难熔元素Cr、Ti、V、Nb、Ta、W、Mo、Hf和Zr等元素为主制备的难熔高熵合金。由于难熔元素具有很高的熔点，因此制备的难熔高熵合金通常具有较高的承温能力。许多难熔高熵合金在高温下表现出超越传统Inconel718和Haynes230高温合金优异的高温力学性能，难熔高熵合金表现出巨大的开发潜力。[0005]目前已公开的难熔高熵合金的微观组织并非全部为单一的BCC固溶体，一些合金由BCC固溶体