一种耐磨、耐蚀MnNbTaTiV高熵合金材料及其制备方法.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CN109518018A(43)申请公布日2019.03.26(21)申请号201811430011.8(22)申请日2018.11.28(71)申请人湘潭大学地址411105湖南省湘潭市雨湖区羊牯塘街道27号湘潭大学(72)发明人许艳飞欧阳豪唐佳毅肖逸锋吴靓欧艳张乾坤贾友禄(51)Int.Cl.C22C1/02(2006.01)C22C30/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种耐磨、耐蚀MnNbTaTiV高熵合金材料及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种耐磨耐蚀高熵合金材料及其制备方法。MnNbTaTiV高熵合金材料的制备过程如下：(1)按照等摩尔比配制各金属粉末；(2)使用混粉机将粉末混合均匀；(3)将混合好的粉末放入真空干燥箱中干燥(4)将干燥后的粉末在压力机下冷压成型；(5)使用非自耗真空电弧熔炼炉对压制成块的样品进行熔炼。本发明制备的MnNbTaTiV高熵合金为单一的BCC结构，具有硬度高和耐蚀性强等优点，该合金在耐磨和耐蚀领域具有很好的应用前景。CN109518018ACN109518018A权利要求书1/1页1.一种耐磨、耐蚀高熵合金材料，其特征在于所述合金成分为MnNbTaTiV，其中Mn:Nb:Ta:Ti:V的摩尔比为1:1:1:1:1，采用的Mn、Nb、Ta、Ti、V冶炼原料为纯度在99.5%以上的粉末状原料。2.一种耐磨、耐蚀高熵合金材料的制备方法，其特征在于按照以下步骤制备：1）将Mn、Nb、Ta、Ti、V五种金属粉末，按照1:1:1:1:1等摩尔比例进行精确的称量配制；2）使用V型混粉机将配制好的粉末混合均匀，混粉时间在12小时以上；3）将粉末放入真空干燥箱中干燥2小时，干燥温度为70℃；4）使用压样机将混合均匀的粉末压制成圆柱状，厚度2~4mm；5）使用非自耗真空电弧炉熔炼合金，首先用酒精擦拭熔炼槽及炉内壁，然后用吹风机将炉内吹干，此目的是为了保证炉内的清洁，以免混入杂质；6）将块状的样品放置在外围的熔炼槽内，并将纯钛片放置在最中间的熔炼槽内，放置完毕之后关闭炉门；7）对样品室抽真空，当真空度达到5×10-3Pa后，充入纯度≥99.99%氩气直到炉内压力达到半个大气压；8）炉内压力达到半个大气压后便可开始进行熔炼；钛片用作引弧，并在熔炼样品之前先将熔炼池中的纯钛粒熔炼一遍，消耗残余氧气；9）熔炼过程中为保证原料混合均匀，每次熔炼电弧保持100~140s，熔炼好一面后待合金块冷却将其翻转再次熔炼，如此重复4次以上，最后冷却获得纽扣状铸锭。2CN109518018A说明书1/4页一种耐磨、耐蚀MnNbTaTiV高熵合金材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于合金材料及其制备技术领域，具体提供了一种耐磨、耐蚀的MnNbTaTiV高熵合金及其制备方法，该合金适用于耐磨和耐蚀领域。背景技术[0002]传统合金的定义是：由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)，经过一定的方法所得到的具有金属特性的物质。传统合金的发展经验告诉我们，添加较多种类的合金元素易生成化合物特别是脆性金属间化合物，引起合金脆性增加。此外，这还使得合金的成分和组织结构分析变得困难，所以一般认为合金元素添加的种类越少越好。这使得人们积累了大量以一种或两种主要元素为基体的合金知识，而对包含近于等摩尔比的多种组元的新型合金知之甚少，限制了合金种类向多元化发展的空间。[0003]高熵合金是由上世纪90年代中国台湾学者叶均蔚提出的多组元合金概念，由五种或五种以上主要元素等比例或近似等比例混合(每种元素的摩尔含量在5％～35％之间)构成高熵合金。每一种合金系统均可设计成简单的等摩尔比合金，也可设计成接近等摩尔比的合金。高熵合金不同于传统合金的一大特点是其具有特殊的四大效应。其一，热力学上的高熵效应，熵在热力学上是表征系统混乱度的一个参数，系统的混乱度越大其熵值也越大，一般而言体系越复杂熵值越大，合金的混合熵随着元素种类的增多而增大，系统越稳定。高的混合熵增加了主元之间的相容性，从而避免相的分离而导致金属间化合物的生成，因此，一些化学相容性较好的元素组成的高熵合金趋向于形成简单的固溶体相，甚至是单一相。其二，结构上的晶格畸变效应，高熵合金各元素原子大小种类不同，每一种组元的原子半径都不一样，而且高熵合金每一种原子既可以是溶剂也可以是溶质，从而产生严重的晶格畸变。严重的畸变使得高熵合金具有很好的固溶强化效果，进而获得高的强度和硬度。其三，在动力学方面具有迟滞扩散效应，高熵合金的基体为置换型固溶体相，其相变需要通过各组元原子之间的协同扩散来实现。这种协同扩散和严重的晶格畸变增加了原子扩散的阻力，降低了原子的有效扩散速率，使高熵合金更易于形成过