一种耐腐蚀性能良好的铝钴铁镍铬高熵合金的制备方法.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CN110172628A(43)申请公布日2019.08.27(21)申请号201910311354.0(22)申请日2019.04.18(71)申请人中北大学地址030051山西省太原市尖草坪区学院路3号(72)发明人赵宇宏王帅程鹏郭庆伟侯华(74)专利代理机构太原市科瑞达专利代理有限公司14101代理人江淑兰(51)Int.Cl.C22C30/00(2006.01)C22C1/02(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称一种耐腐蚀性能良好的铝钴铁镍铬高熵合金的制备方法(57)摘要本发明涉及一种耐腐蚀性能良好的铝钴铁镍铬高熵合金的制备方法，是针对铝、钴、铁、镍、铬元素的特点，采用真空电弧熔炼炉熔炼制备高熵合金，该制备方法工艺先进，技术参数精确翔实，所制备的高熵合金硬度达386.5HV,抗压强度达1614Mpa，屈服强度达1294Mpa，塑性应变值达24.8%，合金密度为6.85g/cm3，合金腐蚀电位-0.391V，腐蚀电流密度2.43×10-6A/cm2，本发明制备的高熵合金具有低密度，耐腐蚀和优异的力学性能，具有广泛的应用前景，其工艺技术是先进的高熵合金制备方法。CN110172628ACN110172628A权利要求书1/2页1.一种耐腐蚀性能良好的铝钴铁镍铬高熵合金的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：铝、钴、铁、镍、铬，无水乙醇，氩气，其组合准备用量如下：以克、毫升、厘米3为计量单位铝：Al，纯度99.99%，固态颗粒，5.253g±0.001g钴：Co，纯度99.99%，固态颗粒，14.341g±0.001g铁：Fe，纯度99.99%，固态颗粒，13.592g±0.001g镍：Ni，纯度99.99%，固态颗粒，14.284g±0.001g铬：Cr，纯度99.99%，固态颗粒，2.53g±0.001g无水乙醇：C2H5OH,纯度99.99%液态液体2000mL±0.1mL氩气：Ar，纯度99.99%，气态气体，800000cm3±100cm3制备方法如下：（1）预处理铝、钴、铁、镍、铬颗粒：①将铝、钴、铁、镍、铬颗粒分别置于容器中，加入无水乙醇500mL，采用磁力振动装置振荡搅拌30min；②清洗后的合金原料置于干燥箱中进行干燥，干燥温度180℃，干燥时间30min；（2）配料：称取铝：5.253g±0.001g；钴：14.341g±0.001g；铁：13.592g±0.001g；镍：14.284g±0.001g；铬：2.53g±0.001g；然后将材料放入密闭容器中混合均匀形成混合材料；（3）熔炼高熵合金：①放置混合材料将混合材料放置于真空电弧炉熔炼炉的熔池中；②抽取炉内空气开启真空泵，抽取炉内空气，使炉内压强达到0.005Pa，关闭真空泵；③充氩气开启氩气瓶，向真空电弧熔炼炉内输入氩气，氩气输入速率为200cm3/min,使炉内压强恒定在1个大气压下；④进行熔炼转动电弧枪升降装置，使电弧枪枪头与原料保持适当距离，开启真空电弧熔炼炉电源，调节电流强度在250A-300A,待电弧枪弧光稳定后，打开磁力搅拌器对合金材料进行磁力搅拌，熔炼150s后，关闭电弧开关和磁力搅拌开关；⑤5次熔炼为了避免合金熔炼不均，使用翻转金属勺对熔炼铸锭进行翻转，反复熔炼5次；（4）冷却：熔炼完成后，高熵合金在炉内自然冷却，冷却至25℃后，将铝钴铁镍铬高熵合金铸锭取出；（5）清理，清洗：将熔炼铸锭使用细砂纸对铸锭表面进行打磨，并用无水乙醇进行擦洗；使铸件表面洁净；（6）检测、分析、表征：2CN110172628A权利要求书2/2页对制备的铝钴铁镍铬高熵合金微观组织结构、力学性能、耐腐蚀性能进行检测、分析、表征；使用带有Cu靶的XRD对高熵合金相结构进行测定；使用扫描电镜SEM对高熵合金微观结构，组织形态，结晶相分布和组分含量进行测试；使用拉伸机对高熵合金进行压缩性能测试；使用维氏硬度计对高熵合金硬度测试；使用电化学工作站对合金进行电化学极化曲线测定；使用阿基米德排水法对合金密度进行测定；结论：本发明制备的铝钴铁镍铬高熵合金由面心立方和体心立方结构构成，其中体心立方结构在合金中占主导地位，合金密度为6.85g/cm3，硬度达386.5HV,抗压强度为1614Mpa，屈服强度为1294Mpa，塑性应变值为24.8%，高熵合金具有良好的力学性能。2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀性能良好的铝钴铁镍铬高熵合金的制备方法，其特征在于：铝钴铁镍铬高熵合金是在真空电弧熔炼炉内进行熔炼，是通过抽真空、充氩气、电弧熔炼高熵合金过程中完成的；真空电弧熔炼炉（18）为立体式电弧熔炼炉，内部为炉腔（24），并由氩气（25）充填；真空电弧熔炼炉（18）上部中间