MoNbTaTiHf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CN108277418A(43)申请公布日2018.07.13(21)申请号201810335196.8(22)申请日2018.04.13(71)申请人湘潭大学地址411105湖南省湘潭市雨湖区羊牯塘27号湘潭大学机械工程学院(72)发明人肖逸锋龚文娟许艳飞吴靓钱锦文张乾坤张明华欧艳叶明强曾毅夫周益辉(51)Int.Cl.C22C30/00(2006.01)C22C1/02(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称MoNbTaTiHf高熵合金材料及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种高熵合金材料及其制备技术。高熵合金材料成分为MoNbTaTiHf，其中Mo:Nb:Ta:Ti:Hf的摩尔比依次为1:1:1:1:1。其制备方法为：一、超声处理：先后用丙酮溶液和无水乙醇超声清洗Mo材料、Nb材料、Ta材料、Ti材料、Hf材料；二、称料：按照等摩尔比称量各材料；三、熔炼：使用真空非自耗电极电弧熔炼炉对称量的材料重复熔炼4~5次制备合金。本发明制备的MoNbTaTiHf高熵合金具有单一的体心立方结构，同时具有高硬度和耐腐蚀性强等优点；制备方法简单可靠。CN108277418ACN108277418A权利要求书1/1页1.一种高熵合金材料，其特征在于：所述高熵合金成分为MoNbTaTiHf，其中，Mo:Nb:Ta:Ti:Hf的摩尔比依次为1:1:1:1:1;采用的Mo材料、Nb材料、Ta材料、Ti材料和Hf材料的纯度不小于99.5%，且以上材料的形态均为除粉末状外的片状、块状或大颗粒状。2.制备如权利要求1所述的一种MoNbTaTiHf高熵合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将Mo、Nb、Ta、Ti、Hf材料置于容器内，再分别进行超声处理，备用；步骤二、按照所述的组分，称取等摩尔量配比的步骤一得到的Mo、Nb、Ta、Ti、Hf材料；步骤三、取步骤一中处理过的Ti材料放置在任意一个的水冷铜坩埚中，再将步骤二称量的材料按熔点由低至高的原则从下往上依次放置在剩余的3~5个水冷铜坩埚中，备用；步骤四、将熔炼炉内部的真空室抽真空至6.6＊10-3Pa，然后充入氩气至0.01Pa，该步骤重复二到三次以清洗真空室；步骤五、先以纯Ti材料为引弧作用熔炼（也可吸收熔炼炉里的残余氧气），再依次熔炼另一些坩埚中的Mo、Nb、Ta、Ti、Hf材料，将依次熔炼后得到纯Ti铸块和合金铸块，将合金铸块再熔炼3~5次，每次熔炼后翻转样品，之后进行同样方法的熔炼，随炉冷却后，制得MoNbTaTiHf高熵合金。3.根据权利要求2所述的一种MoNbTaTiHf高熵合金的制备方法，其特征在于：步骤一中的超声处理的方法为：在容器内加入丙酮淹没材料后，超声清洗15~30min，去除金属表面附着的油污及杂质；随后再将去除杂质后的Mo、Nb、Ta、Ti、Hf材料分别置于加入无水乙醇的容器内，超声清洗15~30min，然后置于烘箱中烘干，得到超声处理后的Mo、Nb、Ta、Ti、Hf材料。4.根据权利要求2所述的一种MoNbTaTiHf高熵合金的制备方法，其特征在于：步骤五中，利用非自耗真空电弧熔炼工艺进行熔炼，其中，Ti材料在30~50V电压、100~300A电流下熔炼120s左右，得到Ti铸块；在相同电压电流下熔炼其他坩埚里的Mo、Nb、Ta、Ti、Hf材料120s左右，得到合金铸块。2CN108277418A说明书1/3页MoNbTaTiHf高熵合金材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种金属材料及其制备方法，具体而言，涉及一种高硬度、耐腐蚀性强的MoNbTaTiHf高熵合金及其制备方法，属于合金材料及其制备技术领域。背景技术[0002]传统的合金设计理念是以一两种元素为基体，添加少量的其他元素，组成合金，如镁合金、铝合金、不锈钢以及块体非晶合金等。传统的晶体学理论认为，添加过多微量合金元素会导致形成多种金属间化合物和其他复杂组织结构，使得合金的机械性能降低，在实际应用中难以获得应用。随着现今工业工程技术的高速发展，单一材料性能的不足已经成为制约其在工程领域进一步发展的瓶颈。因此研发人员越来越倾向于采用高新技术开发制备高性能的新型材料，研究开发强度、韧性、硬度、耐蚀性等各项性能皆优的新型材料，已成为材料领域发展的主要方向。20世纪90年代，中国台湾学者叶均蔚率先提出了一种新颖的合金设计理念，即多主元合金。所谓多主元合金，即由5种及5种以上主要元素构成，且每种主要元素原子百分比为5％～35％的合金。由于合金的组元种类多且含量都很高，其原子排列混合熵很高，因此这种多主元合金又被称为多主元高熵合金。多主元高熵合金打破了以一种合金元素为基的传统合金设计模式，可通过合金成分优化