一种耐磨、耐蚀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CN108220740A(43)申请公布日2018.06.29(21)申请号201810039861.9(22)申请日2018.01.15(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(72)发明人许艳飞欧阳豪肖逸锋吴靓钱锦文欧艳张乾坤李世哲邓季龙欧耀辉周水波唐少让(51)Int.Cl.C22C30/00(2006.01)C22C1/02(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技术。高熵合金材料成分为1:1:1:1:1:1等摩尔比的MoNbTaTiVZr，其制备过程如下：（1）按照等摩尔比配制各金属粉末；（2）将配制好的粉末在V型混粉机上混合均匀；（3）将混合后的粉末在压力机下冷压成形；（4）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MoNbTaTiVZr高熵合金主要组成相为BCC固溶体相及少量的HCP相，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。CN108220740ACN108220740A权利要求书1/1页1.一种耐磨、耐蚀高熵合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）将Mo、Nb、Ta、Ti、V和Zr六种金属粉末，按照1:1:1:1:1:1等摩尔比例进行精确的称量配制；2）将配制好的粉末混合均匀；3）使用压样机将混合均匀的粉末压制成块；4）使用非自耗真空电弧炉熔炼合金，首先将块状的样品放置在外围的熔炼槽内，并将纯钛粒放置在最中间的熔炼槽内，放置完毕之后关闭炉门，拧紧样品室四个封闭旋钮；5）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，并重复此步骤2~3次；重复抽真空的目的在于洗气，反复充放氩气使得熔炼炉中的空气尽量减到最小；6）炉内压力达到半个大气压后便可开始进行熔炼；在熔炼样品之前先将熔炼池中的纯钛粒熔炼一遍，尽量将炉中残留的氧气消耗殆尽；7）熔炼过程中为了使原料更好地混合均匀，每次熔炼合金熔化后，电弧保持时间在90~120s，待合金块冷却后将其翻转，如此重复4次以上；8）熔炼完成之后，根据所需产品的尺寸形状，可将重复熔炼后的合金液浇铸在模具内，然后冷却获得。2.根据权利要求1所述的耐磨耐蚀高熵合金材料的制备方法，其特征在于步骤中所述的Mo、Nb、Ta、Ti、V和Zr金属粉末的纯度在99.5%以上。2CN108220740A说明书1/4页一种耐磨、耐蚀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MoNbTaTiVZr高熵合金及其制备方法，该合金在耐磨和耐蚀领域具有很好的应用前景。背景技术[0002]传统合金设计理念一般是以一种金属元素作为基元(含量一般超过50％)，通过添加各种元素来获得或改善金属的某种性能。传统合金的发展经验告诉我们，添加合金元素种类较多会使得合金中产生很多化合物尤其是脆性金属间化合物，引起合金脆性增加，此外，还使得合金的成分和种类分析变得困难，所以一般认为合金元素添加的种类越少越好，但这限制了合金种类向多元化发展的空间。[0003]上世纪90年代，中国台湾学者叶均蔚突破传统合金设计理念，提出多组元高熵合金的概念。多主元高熵合金是由多种主要元素(不少于5种，每种元素的原子分数大约在5％～35％之间，没有一种元素能占50％以上)组成的合金，且每种组成元素都可以认为是溶质原子，对于每一种合金系统均可设计成简单的等物质的量比合金，也可设计成接近等物质的量比的合金。高熵合金较传统合金有着明显的特征，叶均蔚教授通过多年的研究，从动力学、热力学、组织和结构方面总结出四大高熵合金效应，即迟滞扩散效应、高熵效应、晶格畸变效应和鸡尾酒效应。高熵合金由于具有热力学上的高熵效应、结构上的晶格畸变效应、动力学上的迟滞扩散效应、性能上的鸡尾酒效应，容易获得结构简单、热稳定性高的固溶体相和纳米结构甚至非晶结构，具有耐磨、耐腐蚀、高硬度、高强度和耐回火软化等性能特性。高熵合金具有极为广阔的应用前景，如可大幅度应用于制作耐腐蚀、高强度和耐高温的刀具、模具及机件；制造化工厂、船舰等的耐腐蚀材料；通过各种表面处理技术，制成高熵合金涂层改善基体性能等。高熵合金的应用是切入高功能和高附加值特殊合金材料领域的良好契机，因此制备高性能的MoNbTaTiVZr高熵合金具有非常重要的意义。发明内容[0004]本发明的目的在于开发出具有优异性能的耐磨、耐蚀MoNbTaTiVZr高熵合金，使其满足在现代工业中人们对材料耐磨耐蚀性能的要求，使得高熵合金在应用领域