一种高性能NiCoCrFeMnTi系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CN107686928A(43)申请公布日2018.02.13(21)申请号201710977713.7(22)申请日2017.10.17(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市麓山南路932号(72)发明人雷前李云平(74)专利代理机构长沙朕扬知识产权代理事务所(普通合伙)43213代理人杨斌(51)Int.Cl.C22C30/00(2006.01)C22C1/03(2006.01)C22C1/02(2006.01)权利要求书1页说明书9页附图3页(54)发明名称一种高性能NiCoCrFeMnTi系高熵合金及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种高性能NiCoCrFeMnTi系高熵合金及其制备方法。按原子百分比计，该NiCoCrFeMnTi系高熵合金包括以下含量的成分：Ni5-50％、Co5-50％、Cr5-50％、Fe5-50％、Mn5-50％、Ti5-50％；该高熵合金中包括FCC面心立方固溶体、BCC体心立方固溶体和HCP结构析出相粒子。本发明的NiCoCrFeMnTi系高熵合金组分合理、合金化程度高、合金的强度及耐磨性能高、高温性能好，满足用于刀具、轴承、反应堆、高炉内衬、燃机热端件等极端环境部件材料对机械性能的要求。并且，本发明的制备工艺操作简便、生产成本低廉，可实现大规格锭坯的制备，适于工业化生产。CN107686928ACN107686928A权利要求书1/1页1.一种高性能NiCoCrFeMnTi系高熵合金，其特征在于，按原子百分比计，所述NiCoCrFeMnTi系高熵合金包括以下含量的成分：Ni5-50％、Co5-50％、Cr5-50％、Fe5-50％、Mn5-50％、Ti5-50％；所述NiCoCrFeMnTi系高熵合金中包括FCC面心立方固溶体、BCC体心立方固溶体和HCP结构析出相粒子。2.根据权利要求1所述的NiCoCrFeMnTi系高熵合金，其特征在于，按原子百分比计，所述NiCoCrFeMnTi系高熵合金包括以下含量的成分：Ni10-20％、Co10-20％、Cr10-20％、Fe10-20％、Mn10-20％、Ti10-20％。3.一种如权利要求1或2所述的NiCoCrFeMnTi系高熵合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：取含NiCoCrFeMnTi系高熵合金的组成元素的原料，按原子百分比进行备料，在惰性气体保护或真空条件下，先加入含Ni、Co、Fe、Ti元素的原料进行熔炼，然后加入含Cr元素的原料进行熔炼，再加入含Mn元素的原料进行熔炼，待原料全部熔化后浇铸入冷模具中，得到初次铸锭的坯锭，待坯锭冷却后将其破碎，进行反复熔炼和浇铸，得到NiCoCrFeMnTi系高熵合金。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，加入所述含Ni、Co、Fe、Ti元素的原料进行熔炼时，控制熔炼温度为1600℃-1700℃。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，加入所述含Cr元素的原料进行熔炼时，控制熔炼温度为1800-1950℃。6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，加入所述含Mn元素的原料进行熔炼时，控制熔炼温度为1400-1550℃。7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，对坯锭进行反复熔炼和浇铸时，控制熔炼温度为1400℃-1500℃，反复熔炼和浇铸的次数为5次以上。8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述熔炼处理为超频熔炼、中频真空感应熔炼、氩弧熔炼或等离子烧结熔炼，所述熔炼处理过程中辅以搅拌及扒渣处理，且扒渣处理后静置10-30分钟。9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述冷模具为铁模或铜模。10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述含NiCoCrFeMnTi系高熵合金的组成元素的原料为纯金属、中间合金、合金中的至少一种。2CN107686928A说明书1/9页一种高性能NiCoCrFeMnTi系高熵合金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，尤其涉及一种高性能NiCoCrFeMnTi系高熵合金及其制备方法。背景技术[0002]上世纪90年代由中国台湾J.W.Yee教授等人开发了AlFeCrCoNiCu体心立方固溶体合金，该合金展现出优异的力学性能。同时，牛津大学的Cantor等人也开发了FeCrCoNiMn面心立方固溶体合金，该合金在具备优异力学性能的同时，兼具优异的塑性变形能力。2006年，Yee教授将这一类具有较高的熵值且含有多种元素的合金(所含金属元素数目n≥5)定义为高熵合金。传统的合金以一种金属元素为主，其混合熵一般小于0.69R(R为普适常数，约为8.31J/mol·K)，而当组元超过5时等摩尔原子比例合金的混合熵达到