CrMoNbTiZr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CN107142410A(43)申请公布日2017.09.08(21)申请号201710458007.1(22)申请日2017.06.16(71)申请人湘潭大学地址411105湖南省湘潭市雨湖区羊牯塘卢家滩27号湘潭大学机械工程学院(72)发明人肖逸锋匡雯慧龚伟伟龚文娟吴靓许艳飞钱锦文(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CrMoNbTiZr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CrMoNbTiZr，其中，Cr:Mo:Nb:Ti:Zr的摩尔比依次为：1:1:1:1:1。其制备过程如下：（1）粉末配制：按照等摩尔比配制各金属粉末；（2）粉末混合：将配制好的粉末在V型混粉机上混合均匀；（3）压制成块：将混合后的粉末在压力机下冷压成形；（4）熔炼合金：使用真空非自耗电弧熔炼炉对压制成块的样品进行熔炼。本发明制备的CrMoNbTiZr高熵合金主要组成相为BCC固溶体相和少量的Laves相，同时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。CN107142410ACN107142410A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CrMoNbTiZr，其中，Cr:Mo:Nb:Ti:Zr的摩尔比依次为：1:1:1:1:1。2.一种高熵合金的制备方法，其特征在于所述成分高熵合金通过以下方法制备，该方法具体是按以下步骤完成的：一、采用Cr、Mo、Nb、Ti和Zr金属粉末，按照等摩尔比例进行精确的称量配比，将其混合均匀；二、使用压样机将混合的粉末压制成块，供熔料制备合金使用；三、使用真空非自耗电极电弧炉熔炼合金，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；四、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；五、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；六、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；七、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。3.根据权利要求2所述的高熵合金材料的制备方法，其特征在于步骤中所述的Cr、Mo、Nb、Ti和Zr等金属粉末的纯度在99.5%以上。2CN107142410A说明书1/3页CrMoNbTiZr高熵合金材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种高熵合金及其制备方法，具体地说，涉及一种耐磨、耐蚀的CrMoNbTiZr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]传统观念对合金性能的理解在于，合金性能可以通过添加微量合金元素来改善和提高，如提高强度、硬度、抗压强度、耐蚀性、热稳定性等，但是这种方法并不是没有缺点的，如果添加过多会导致出现大量脆性金属间化合物甚至是脆性的复杂相，使得合金的机械性能降低。另外，化合物过多会对合金组织的研究产生不利的影响。因此，长期以来，学者在开发新型合金和改善合金的过程中，都是以一种合金元素为主元（一般超过50%），利用添加少量合金元素和改善工艺的方法，从而获得优良的组织和性能的合金。但是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一个难题。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。高熵合金作为近年来出现并快速发展的一种新型高强度合金，受到了材料领域专家的高度关注。中国台湾清华大学的叶均蔚等率先跳出传统合金的发展框架，于2004年首次提出了多组元高熵合金的设计思想，多主元高熵合金一般具有5种或5种以上的主要元素，这些主要元素以等摩尔比或者近似等摩尔比配置。合金的混合熵极高，在凝固过程中，传统多元合金中脆性相的析出被抑制，例如金属间化合物；凝固后一般形成BCC或FCC结构的单一固溶体，大大降低了多元合金的脆性。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设计，获得具有显微结构简单化、纳米析出物、非晶结构、纳米晶粒等组织特征和高强度、高硬度、耐磨、耐腐蚀、耐高温蠕