一种高强韧低温用无镍高熵合金及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115572879A(43)申请公布日2023.01.06(21)申请号202211075801.5C21D1/26(2006.01)(22)申请日2022.09.05C21D1/18(2006.01)(71)申请人东北大学地址110819辽宁省沈阳市和平区文化路3号楼11号(72)发明人何竹风贾楠孙利芳申勇峰闫海乐杨玉良袁野管现军(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569专利代理师冯小娇(51)Int.Cl.C22C30/00(2006.01)C22C38/38(2006.01)C22C38/30(2006.01)C22C33/04(2006.01)C21D8/00(2006.01)权利要求书1页说明书10页附图5页(54)发明名称一种高强韧低温用无镍高熵合金及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种高强韧低温用无镍高熵合金及其制备方法，属于高熵合金技术领域。本发明通过熔炼和浇铸实现对高熵合金的固溶强化，尤其通过在FeCoMnCr高熵合金体系中融入N元素来形成固溶体，使合金实现进一步强化；通过冷轧实现位错强化和板条强化，并提升合金的表面质量；通过退火和淬火工艺实现晶界强化和析出强化，尤其通过控制退火的温度为650～750℃，退火的保温时间为2～4min，使合金发生部分再结晶并促进纳米尺度析出相形成，消除冷轧所得次级致密化合金坯的微观应变，从而进一步提高合金性能；最终在本发明提供的工艺条件下，各元素间相互协同配合，在室温和深低温环境下均表现出极高的屈服强度和良好的韧性。CN115572879ACN115572879A权利要求书1/1页1.一种高强韧低温用无镍高熵合金的制备方法，包括以下步骤：(1)将包含Fe、Co、Mn、Cr和N元素的原料进行熔炼，得到液态合金；(2)将所述步骤(1)得到的液态合金依次进行浇铸、热煅、热轧、固溶、冷轧、退火和淬火，得到高强韧低温用无镍高熵合金；其中退火的温度为650～750℃，退火的保温时间为2～4min。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述包含Fe、Co、Mn、Cr和N元素的原料中各元素所占摩尔百分比为：Fe48.0～50.0％、Co9.0～11.0％、Mn29.0～31.0％、Cr9.0～11.0％和N0.5～1.5％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中熔炼的真空度为0～6Pa，熔炼的温度为1650～1750℃，熔炼的时间为15～20min。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中浇铸的温度为1650～1750℃，浇铸的时间为60～120s。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中热煅的温度为1050～1150℃，热煅的时间为5～20min。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中热轧的温度为950～1150℃；所述热轧的总变形量为40～60％。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中固溶的温度为1150～1250℃，固溶的时间为90～120min。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中冷轧的温度为18～25℃。9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中热轧和冷轧的轧制道次数独立地为≥3次。10.权利要求1～9任意一项所述的制备方法制备的高强韧低温用无镍高熵合金。2CN115572879A说明书1/10页一种高强韧低温用无镍高熵合金及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及高熵合金技术领域，尤其涉及一种高强韧低温用无镍高熵合金及其制备方法。背景技术[0002]近年来，高熵合金已成为金属材料领域的研究热点。不同于传统合金，高熵合金基于多主元合金的设计理念，具有优异的综合力学性能以及异于传统合金的微观形变机制。目前，单相面心立方结构、单相体心立方结构、单相密排六方结构、双相结构和共晶结构的高熵合金已相继被开发。由于其具有传统合金无法比拟的高强度、高硬度、高耐磨耐蚀性以及高热/电阻等优异性能，在飞机、船舶、高速切削用刀具和油气资源开发等领域表现出巨大的应用潜力。特别地，有研究报道了面心立方结构的高熵合金具有十分优异的低温拉伸性能，例如铁钴锰铬镍(FeCoMnCrNi)高熵合金(即Cantor合金)[B.Gludovatz等,Afracture‑resistanthigh‑entropyalloyforcryogenicapplications,Science,vol.345,pp.1153‑1158,2014]在低温下强度和韧性相比于室温均有显著提升。该合金室温下的屈服强度和抗拉强度分别为375MPa和733MPa，均匀延伸率为46％；当形变温度为77K时，该