[发明专利]一种CrFeCoNiNbx高熵合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明提供了一种成分为CrFeCoNiNbx高熵合金和制备方法，属于材料金属材料及其制备领域。

背景技术

高熵合金是近年来出现的新型合金，根据文献【J.W.Yeh,S.K.Chen,S.J.Lin,J.Y.Gan,T.S.Chin,T.T.Shun,C.H.Tsau,S.Y.Chang,Nanostructured High-Entropy Alloys with Multiple Principal Elements:Novel Alloy Design Concepts and Outcomes,Advanced Engineering Materials,6(2004)299-303】高熵合金是由至少4种元素等原子比或近似等原子比合金化而得的合金材料。高熵合金具有传统合金不具有的特点，例如高熵效应，严重的晶格畸变和迟滞扩散效应。这些特点使得高熵合金具有高强度、高硬度、高热阻、良好的耐腐蚀性、抗蠕变性能及耐磨性等优点，从而在某些特殊工作环境中(如航空、航天、能源等领域)具有重要的应用前景。CrFeCoNi高熵合金是近年来发现的具有单一FCC固溶体相的合金，而且不存在明显的成分偏析，也不存在任何短程有序结构。因此把CrFeCoNi高熵合金看做溶剂，通过添加大原子半径元素强化其性能成为研究的一个热点。

文献【Y.Dong,Y.Lu,J.Kong,J.Zhang,T.Li,Microstructure and mechanical properties of multi-component AlCrFeNiMox high-entropy alloys,Journal of Alloys and Compounds,573(2013)96-101】中卢一平等人将Mo元素加入AlCrFeNi高熵合金中并获得了较好的强化效果，其压缩强度达到3222MPa。然而AlCrFeNiMox高熵合金为BCC相，严重降低了合金塑性和机械加工加工性能，难以应用于工业生产。文献【T.-T.Shun,L.-Y.Chang,M.-H.Shiu,Microstructures and mechanical properties of multiprincipal component CoCrFeNiTix alloys,Materials Science and Engineering:A,556(2012)170-174】中Ti作为增强元素加入CoCrFeNi，获得了FCC的基体合金。随着Ti含量的增加，其抗压强度增加但是塑性降低。当其强度为1502MPa时，相对压缩率为20％，依然没能把高熵合金的塑性与强度良好结合。

沈阳大学专利号为CNIO3757514A的专利中发明了一种AlCoCrFeNiCuC的耐腐蚀高熵合金。专利中AlCoCrFeNiCuC高熵合金的耐腐蚀性能良好，但依然没有解决高熵合金中强度与塑性良好结合的难题。

发明内容

为克服现有技术中存在的强度与塑性结合较差的并在，本发明提出了一种CrFeCoNiNbx高熵合金及其制备方法。

本发明提出的CrFeCoNiNbx高熵合金由Cr、Fe、Co、Ni和Nb组成；其中x＝0.1～0.8；所述Nb的含量为2.4～16.7％，Cr、Fe、Co和Ni的含量相同；所述比例为摩尔百分比。

所述Cr、Fe、Co、Ni和Nb均为纯度不低于99.9％wt％的固态纯原料。

制备所述CrFeCoNiNbx高熵合金的具体过程是：

步骤1：配料，用机械方法除去Cr、Fe、Co、Ni和Nb表面的氧化皮，并超声波清洗；根据CrFeCoNiNb0.1高熵合金的摩尔百分比精确称量Cr、Fe、Co、Ni和Nb原料并混合，得到Cr、Fe、Co、Ni和Nb原料的混合物。将所述Cr、Fe、Co、Ni和Nb原料混合物放入非自耗钨极磁控电弧炉里面。