高熵非晶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*CN103334065A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103334065103334065A(43)申请公布日2013.10.02(21)申请号201310224674.5(22)申请日2013.06.06(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区北京市100084-82信箱(72)发明人姚可夫丁红瑜(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人史双元(51)Int.Cl.C22C45/00(2006.01)C22C1/02(2006.01)B22D11/06(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书7页说明书7页附图4页附图4页(54)发明名称高熵非晶合金材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了属于非晶合金材料及其制备技术领域的涉及高熵非晶合金材料及其制备方法。采用真空电弧炉熔炼制成了包含5种或5种以上的合金元素合成的若干块体及条带的高熵非晶合金材料，这些合金的各组元的原子百分比相等或多数组元的原子百分比相等；根据测定样品的力学性能数据可知，得到的高熵非晶合金材料具有一些传统晶态合金所难以比拟的高强度、高硬度、高耐磨耐蚀性等优异性能。CN103334065ACN103465ACN103334065A权利要求书1/1页1.一种高熵非晶合金材料，其特征在于，所述高熵非晶合金材料为5种或6种单质元素或单质元素与合金元素组成的块体或条带；且各元素的原子百分比相等，下面提供几种块体及条带的原子百分比组成为：(a)Ti20Zr20Ni20Cu20Be20;(b)Ti20Hf20Ni20Cu20Be20;(c)NbzNizZrzTizCuzBez，（z=100/6）；(d)TizZrzHfzNizCuzBez，z=100/6）；(e)Ti20Zr20Hf20Cu20-xNix)Be20,其中x=0～20；(f)Ti20Zr20Ni20Co20Cu20;(g)Ti20Zr20Ni20Co20Hf20;(h)Nb20Ni20Zr20Ti20Co20;(i)Nb20Ni20Zr20Ti20Cu20;(j)Nb20Ni20Zr20Co20Cu20;(k)NbzNizTizZrzCozCuz,（z=100/6）。其中下标为各组元的原子百分数。2.根据权利要求1所述高熵非晶合金材料，其特征在于，所述(a)～(e)可以制备出块体非晶合金，且临界尺寸分别达到3mm、2mm、1.5mm或≥6mm；所述(f)～(k)可以制备出厚度为20～50μm的非晶合金条带。3.一种高熵非晶合金材料的制备方法，其特征在于，所述高熵非晶合金材料的制备方法包括以下步骤：（1）将上述合金按化学式配比转换成质量百分比后进行称量配料，各元素均采用纯度为99.9%以上纯金属；（2）在真空电弧炉中将原料熔炼制成母合金锭，并反复重熔以保证合金锭的成分均匀性；（3）将母合金置于真空电弧炉中，电弧熔化后吸铸到带有空腔的铜模中快速冷却，得到块体高熵非晶合金棒材或板材；或将母合金置于快速凝固装置的感应炉中熔化，熔化后喷射到带有空腔的铜模具中快速冷却，得到块体高熵非晶合金棒材或板材；或将母合金置于快速凝固装置的感应炉中熔化，熔化后喷射到高速旋转的铜辊轮表面快速冷却得到条带状高熵非晶合金；（4）采用X射线衍射仪检测获得样品的结构，差式扫描量热仪分析样品的非晶特征转变温度；（5）将上述块体高熵非晶合金切割成Φ3×6mm、Φ2×4mm或Φ1.5×3mm的压缩试样，在电子式万能材料试验机上进行压缩实验，用引伸计测量样品在压缩过程中的变形量，用计算机记录载荷、位移数。所述在熔化和吸铸/喷射的过程中需控制好各工艺参数，保证所制得的样品充型良好，表面光洁、无缩孔；条带厚度为20–50μm，宽度达10mm以上，有良好的韧性、表面平滑和无孔洞裂痕缺陷。4.根据权利要求3所述高熵非晶合金材料的制备方法，其特征在于，所述铜模具的空腔直径为1～30mm；薄带制备时铜辊轮转动时的线速度为20～50m/s。2CN103334065A说明书1/7页高熵非晶合金材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于非晶合金材料及其制备技术领域，特别涉及高熵非晶合金材料及其制备方法。背景技术[0002]非晶合金是一种具有特殊结构和性能的高技术新材料。与传统的晶体材料不同，非晶合金在结构上原子排列呈现短程有序而长程无序的特点；在性能上则表现为强度高、弹性变形量和弹性储能大、耐腐蚀性能好等特征，使非晶合金有多种潜在应用前景。并且初步的研究结果表明：非晶合金具有良好的氢渗透性能，使其有可能用作透氢功能材料。[0003]高熵合金也是一类十分特殊的合金。它包含5种或5种以上的合金元素，并且各种合金组元的原子百分比相等或基本相等。这与传统