一种耐磨、耐蚀CrVNiHfNb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CN108179345A(43)申请公布日2018.06.19(21)申请号201810093289.4(22)申请日2018.01.31(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)发明人肖逸锋邓季龙夏秀艳许艳飞吴靓钱锦文欧耀辉周水波唐少让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(54)发明名称一种耐磨、耐蚀CrVNiHfNb高熵合金及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种耐磨、耐腐蚀CrVNiHfNb高熵合金及其制备方法。该高熵合金的组分为CrVNiHfNb，其中，各元素的摩尔配比为1:1:1:1:1或等摩尔比。本发明通过非自耗真空电弧熔炼工艺制备出高硬度、良好的耐腐蚀性的高熵合金材料，弥补传统合金的不足，满足未来高硬度耐腐蚀耐高温材料应用需求。其制备主要过程如下：（1）超声处理；（2）材料称量；（3）放样入炉；（4）抽高真空；（5）熔钛除氧；（6）合金熔炼；（7）浇铸合金。本发明制备的CrVNiHfNb高熵合金具有体心立方和面心立方结构，同时具有高硬度和耐蚀性强等优点。该合金在耐磨和耐蚀领域具有很好的应用前景。CN108179345ACN108179345A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CrVNiHfNb，其中，Cr:V:Ni:Hf:Nb的摩尔比依次为1:1:1:1:1或等摩尔比；采用的Cr、V、Ni、Hf和Nb金属材料的纯度不小于99.7wt.%；且Cr、V、Ni、Hf和Nb各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CrVNiHfNb高熵合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将Cr、V、Ni、Hf和Nb材料置于容器内，再分别进行超声处理，备用；步骤2：按照所述的组分，按照等摩尔比例进行精确的称量配比步骤1得到的Cr、V、Ni、Hf和Nb材料；步骤3：使用真空非自耗电极电弧炉熔炼合金，首先将片状、块状或大颗粒状的原料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；步骤4：对样品室抽真空，当真空度达到5×10-3Pa后，充入纯度为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；步骤5：真空抽完之后充放氩气直到炉内压力达到半个大气压，此时便可开始进行熔炼；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；步骤6：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；步骤7：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，然后冷却获得所制备的高熵合金材料。3.根据权利要求2所述的一种CrVNiHfNb高熵合金的制备方法，其特征在于：步骤1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Cr、V、Ni、Hf和Nb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Cr、V、Ni、Hf和Nb材料。4.根据权利要求2所述的一种CrVNiHfNb高熵合金的制备方法，其特征在于：步骤5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；在相同电压和电流下熔炼周围坩埚里的Cr、V、Ni、Hf和Nb材料。2CN108179345A说明书1/3页一种耐磨、耐蚀CrVNiHfNb高熵合金及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种高熵合金材料及其制备方法，具体而言，涉及一种高硬度、耐腐蚀的CrVNiHfNb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种或两种元素为基体，添加少量的其他元素，形成合金，如铝合金、镁合金、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，难以在实际中应用。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，由5种及5种以上主要金属元素构成，且每种主要元素原子百分比为5％～35％的合金，即多主元合金。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，被称为多主元高熵合金，又形成固溶体结构，这必然会导致固溶体结构存在一定的晶格畸变，原子尺寸