[发明专利]CoCrFeNiAlCuSi高熵合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种CoCrFeNiAlCuSi高熵合金及其制备方法，具体地说，涉及一种高性能CoCrFeNiAlCuSi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

高熵合金由至少5种以上的主要元素构成，且每种主要元素原子百分比介于5％～35％，而每种次要元素则小于5％。相比传统合金，高熵合金由于具有高熵效应、迟滞扩散效应、晶格畸变效应以及鸡尾酒效应等，因而具有更高的强度、硬度、耐磨、耐腐蚀和热稳定性能。高熵合金的设计理念突破了传统观念的限制，从而成为在材料科学和凝聚态物理领域中一个新的研究热点。

目前对于高熵合金的研究，主要包括相形成机理，合金元素对微观组织形貌、结构、性能等方面的影响，制备方法和应用等。其中，针对高熵合金力学性能的研究更加广泛而深入，研究者尝试通过改变合金元素种类、含量，制备工艺以及热处理等手段进一步优化高熵合金的力学性能。然而，已报道的大多数高强度高熵合金的塑性很差，而塑性较好的高熵合金强度较低，难以达到很好的强韧性匹配。例如，AlCoCrFeNb_0.5Ni高熵合金的屈服强度高达2800MPa，但其断裂应变不足10％；而FeCoCrNiMn高熵合金的拉伸塑性高达60％，而强度仅200MPa～500MPa。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的之一在于提供一种CoCrFeNiAlCuSi高熵合金；本发明的目的之二在于提供一种CoCrFeNiAlCuSi高熵合金的制备方法。

为实现本发明的目的，提供以下技术方案。

一种CoCrFeNiAlCuSi高熵合金，所述高熵合金为固溶体相组成，其中，Co:Cr:Fe:Ni:Al:Cu:Si的摩尔比依次为：1.0:1.0:1.0:1.0:0.56～1.0:0.1～0.44:0.2。

优选所述高熵合金中，Co:Cr:Fe:Ni:Al:Cu:Si的摩尔比依次为：1.0:1.0:1.0:1.0:0.9:0.1:0.2。

一种本发明所述的CoCrFeNiAlCuSi高熵合金的制备方法，所述制备方法步骤如下：

将洁净的单质金属Co、Cr、Fe、Ni、Al、Cu、Si在真空度2.5×10^-3Pa以下，以氩气作为保护气体，进行合金化熔炼，熔炼过程中搅拌使合金均匀化，每次熔炼时间≥10min，得到合金液，冷却得到合金锭，将合金锭翻转，重复熔炼4次以上，得到本发明所述的CoCrFeNiAlCuSi高熵合金。

优选所述合金化熔炼为电弧熔炼，可采用高真空非自耗电弧熔炼炉完成。

根据所需产品的形状尺寸，可将重复熔炼后的合金液浇铸在模具内，冷却得到。

有益效果

1.本发明提供了一种CoCrFeNiAlCuSi高熵合金，所述高熵合金由简单结构的固溶体相组成，未出现金属间化合物等复杂相，合金组织均匀，表现出优异的综合力学性能，具有较高的强度和较大的塑性，其屈服强度为922MPa～1588MPa，抗压强度为2295MPa～3355MPa，断裂应变10.2％～24.1％；当所述高熵合金中，Co:Cr:Fe:Ni:Al:Cu:Si的摩尔比依次为：1.0:1.0:1.0:1.0:0.9:0.1:0.2时，所述高熵合金的屈服强度为1559MPa，抗压强度为3355MPa，断裂应变为22.6％，应用前景广阔；

2.本发明提供了一种CoCrFeNiAlCuSi高熵合金的制备方法，采用高真空合金熔炼进行制备，制备方法简单可靠，获得的高熵合金组织均匀稳定。

附图说明

图1为实施例制备得到的CoCrFeNiAlCuSi高熵合金的X射线衍射(XRD)谱图。

图2为实施例制备得到的CoCrFeNiAlCuSi高熵合金的光学显微镜照片。

图3为实施例制备得到的CoCrFeNiAlCuSi高熵合金的扫描电子显微镜(SEM)照片。

图4为实施例制备得到的CoCrFeNiAlCuSi高熵合金的压缩应力-应变曲线。

具体实施方式

以下通过实施例详述本发明。

对以下实施例中：

所使用的高真空非自耗电弧熔炼炉为中国科学院沈阳科学仪器股份有限公司DHL-400型高真空非自耗电弧熔炼炉；

制备得到的高熵合金进行力学性能测试和微观组织表征如下：