一种高Al含量难熔高熵合金铸锭真空自耗熔炼方法.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CN112030015A(43)申请公布日2020.12.04(21)申请号202010912865.0(22)申请日2020.09.02(71)申请人中国航发北京航空材料研究院地址100095北京市海淀区北京市81号信箱科技发展部(72)发明人刘宏武高帆李臻熙(74)专利代理机构中国航空专利中心11008代理人杜永保(51)Int.Cl.C22C1/02(2006.01)C22B9/20(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种高Al含量难熔高熵合金铸锭真空自耗熔炼方法(57)摘要本发明属于高熵合金材料制备技术领域，涉及一种高Al含量难熔高熵合金铸锭真空自耗熔炼方法。本发明方法通过压制电极：根据合金成分称取原材料，原材料Al元素置于电极中间位置，电极两端用其他原材料填充，填充厚度保证后续电极组焊后焊缝处不形成脆性高铝含量的化合物；熔炼：将电极依次焊接起来，装入真空自耗电弧炉中进行熔炼，重复熔炼三次以上。通过自耗电极的原材料选择、布料方式、工艺控制等手段，实现高Al含量难熔高熵合金铸锭的制备，获得无裂纹且成分均匀的高熵合金铸锭。本方法适用于高效制备较大尺寸高Al含量难熔高熵合金铸锭。CN112030015ACN112030015A权利要求书1/1页1.一种高Al含量难熔高熵合金铸锭真空自耗熔炼方法，其特征在于：所述的高Al含量难熔高熵合金铸锭真空自耗熔炼方法包含以下步骤：第一步，压制电极：根据合金成分称取原材料，原材料Al元素置于电极中间位置，电极两端用其他原材料填充，填充厚度保证后续电极组焊后焊缝处不形成脆性高铝含量的化合物；第二步，熔炼：将电极依次焊接起来，装入真空自耗电弧炉中进行熔炼，重复熔炼三次以上；第三步，后处理：熔炼停弧后马上转入热处理炉中进行退火。2.根据权利要求1所述的高Al含量难熔高熵合金铸锭真空自耗熔炼方法，其特征在于：所述原材料Al元素以铝棒的形式加入。3.根据权利要求1所述的高Al含量难熔高熵合金铸锭真空自耗熔炼方法，其特征在于：填充的其他原材料采用颗粒状。4.根据权利要求1所述的高Al含量难熔高熵合金铸锭真空自耗熔炼方法，其特征在于：其余原材料提前混合均匀后加入。5.根据权利要求1所述的高Al含量难熔高熵合金铸锭真空自耗熔炼方法，其特征在于：电极两端填充厚度大于5mm。6.根据权利要求1所述的高Al含量难熔高熵合金铸锭真空自耗熔炼方法，其特征在于：步骤二熔炼参数为：真空不大于0.5Pa，熔炼电流1kA～3.5kA，熔炼电压20V～30V。7.根据权利要求1所述的高Al含量难熔高熵合金铸锭真空自耗熔炼方法，其特征在于：步骤二熔炼过程中，当锭型直径超过130mm时，电极焊接前进行预热，预热温度150-300℃。8.根据权利要求1所述的高Al含量难熔高熵合金铸锭真空自耗熔炼方法，其特征在于：步骤三热处理参数为：温度控制在温度控制在高熵合金熔点以下200℃-500℃，保温12小时-24小时，炉冷。9.根据权利要求1所述的高Al含量难熔高熵合金铸锭真空自耗熔炼方法，其特征在于：步骤三中转入热处理炉的转移时间在15min之内。10.根据权利要求1所述的高Al含量难熔高熵合金铸锭真空自耗熔炼方法，其特征在于：高Al含量难熔高熵合金铸锭中Al元素的摩尔含量在15％～30％。2CN112030015A说明书1/4页一种高Al含量难熔高熵合金铸锭真空自耗熔炼方法技术领域[0001]本发明属于高熵合金材料制备技术领域，涉及一种高Al含量难熔高熵合金铸锭真空自耗熔炼方法。背景技术[0002]高熵合金的概念是2004年中国台湾学者叶均蔚提出来的，这种合金由4种及以上主元组成，作为多主元合金，其具有高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应和鸡尾酒效应。经过十几年的发展，根据合金性能特点，发展出了可以在高温环境应用的难熔高熵合金成分体系。目前，难熔高熵合金处于实验室研究阶段，多采用非自耗电弧熔炼的方法制备，锭型尺度较小。[0003]高Al含量难熔高熵合金(在此限定为Al元素的摩尔含量在15％～30％范围内)有两方面的优势：一是降低合金密度，可以满足当前航空、航天、机械装备等领域结构减重的需求；二是高Al含量的高熵合金具有比较优异的抗高温氧化性能，可以作为高温结构材料使用。因此，具有低密度、耐高温特性的高Al含量高熵合金在高温结构材料领域有较好的应用前景。[0004]真空自耗熔炼是一种高效制备合金铸锭的方法，适用于较大规格铸锭的制备。高熵合金由多种主元素组成，其晶格畸变大，造成合金内应力大，尤其是当Al含量加入到一定量后，会使BCC结构的基体有序化为B2型金属间化合物，将更大程度的增加高熵合金的脆性，在进行真空自耗熔炼时通常会因为热应力