一种高强高韧耐腐蚀无钴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CN111733358A(43)申请公布日2020.10.02(21)申请号202010520193.9(22)申请日2020.06.09(71)申请人三峡大学地址443002湖北省宜昌市西陵区大学路8号(72)发明人叶喜葱李哲徐维权方东徐东张文(74)专利代理机构宜昌市三峡专利事务所42103代理人成钢(51)Int.Cl.C22C30/00(2006.01)C22C1/02(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图3页(54)发明名称一种高强高韧耐腐蚀无钴高熵合金及其制备方法(57)摘要本发明公开一种高强高韧耐腐蚀无钴高熵合金及其制备方法，所述的无钴高熵合金，其中Fe：Ni：Cr：Mn：Al的原子百分比分别为30%~27.5%：30%~27.5%：15%：10%：15%~20%。制备工艺如下：选用纯度高于99.9wt.%的Fe、Ni、Cr、Mn、Al五种元素作为原料进行配料，利用非自耗电弧炉熔炼制备该高熵合金。本发明所述高熵合金组织均匀，表现出优异的综合力学性能，且不含昂贵的Co元素，价格低廉。所述高熵合金的屈服强度均大于等于770MPa，断裂应变均大于等于45%，耐3.5wt.%NaCl腐蚀性均优于不锈钢SUS304，应用前景广阔。CN111733358ACN111733358A权利要求书1/1页1.一种高强高韧耐腐蚀无钴高熵合金，其特征在于，其原料组分按原子摩尔百分比如下：Fe：27.5%~30%、Ni：27.5%~30%、Cr：12%-18%、Mn：8%-12%、Al：15~20%。2.如权利要求1所述的高强高韧耐腐蚀无钴高熵合金，其特征在于，当原料组分按原子摩尔百分比如下：Fe：30%、Ni：30%、Cr：15%、Mn：10%、Al：15%时，所述合金为FCC+BCC+B2结构。3.如权利要求1所述的高强高韧耐腐蚀无钴高熵合金，其特征在于，当原料组分按原子摩尔百分比如下：Fe：27.5%、Ni：27.5%、Cr：15%、Mn：10%、Al：20%时，所述合金为BCC+B2结构。4.如权利要求1-3任一项所述的高强高韧耐腐蚀无钴高熵合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）选用Fe、Ni、Cr、Mn、Al五种元素作为原料进行配料；（2）去除原料金属Fe、Ni、Cr、Mn、Al的表面氧化皮，并清洗、干燥；-3-2（3）将Fe、Al、Mn铺于坩埚底层，将Cr、Ni放置于上层，抽真空至10~10Pa时，充入氩气55-3-2至0.3×10Pa-0.5×10Pa，再进行抽真空10~10Pa，再打开分子泵，用分子泵将炉内抽至压力<1×10-3Pa后，再充入氩气至0.3×105Pa-0.5×105Pa，将电极对准装有纯Ti的坩埚中间，距离纯Ti3-5mm，引弧后熔炼1-2min，去除残留氧气，然后将电弧移动到坩埚，控制电流20A-300A进行熔炼，熔炼时打开磁搅拌按钮，每熔完一遍后，用机械手进行合金锭翻面重熔，重复这样操作5~7遍，得到所述的高强高韧的无钴高熵合金。5.根据权利要求4所述的高强高韧耐腐蚀无钴高熵合金的制备方法，其特征在于，所述的步骤（3）中，在抽真空前，Mn再添加占Fe、Ni、Cr、Mn、Al总质量的1-1.5wt.%。6.根据权利要求4所述的高强高韧耐腐蚀无钴高熵合金的制备方法，其特征在于，将Fe、Al、Mn依次铺于坩埚底层，将Cr、Ni依次放置于外层，抽真空至6×10-2Pa时，充入氩气至0.4×105Pa，再进行抽真空，用分子泵将炉内抽至压力<1×10-3Pa后，再充入氩气至0.5×105Pa。7.根据权利要求4所述的高强高韧耐腐蚀无钴高熵合金的制备方法，其特征在于，步骤（3）的熔炼过程中，将电弧移动到高熵合金原料坩埚时，设置电流强度为20-30A，迅速加大电流至120-160A，熔炼10-30s，再次加大电流至280-300A，熔炼2.5分钟。8.根据权利要求7所述的高强高韧耐腐蚀无钴高熵合金的制备方法，其特征在于，步骤（3）的熔炼过程中，将电弧移动到高熵合金原料坩埚时，设置电流强度为25A，迅速加大电流至150A，熔炼20s，再加大电流至280A，熔炼2.5分钟。2CN111733358A说明书1/7页一种高强高韧耐腐蚀无钴高熵合金及其制备方法[0001]技术领域[0002]本发明涉及金属材料及其制备领域，提供一种高强高韧耐腐蚀无钴高熵合金。背景技术[0003]高熵合金是基于“化学无序”发展的新材料，主要提出了从熵的角度开发和研究合金材料，突破了过去合金材料基元的限制。高熵合金一般由五种及以上金属或非金属以等比或近等原子比的方式组合而成。为了探索更为广阔的领域，学者们将高熵合金的定义延申到合金内每种主元在体系中所占比例可以