[发明专利]CuCrFeNiTi高熵合金材料及其制备方法

说明书

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CuCrFeNiTi，其中Cu:Cr:Fe:Ni:Ti的摩尔比依次为1:1:1:1:1。其制备方法为：一、超声处理：先后用丙酮溶液和无水乙醇超声清洗Cu材料、Cr材料、Fe材料、Ni材料、Ti材料；二、称料：按照等摩尔比称量各材料；三、熔炼：使用真空非自耗电极电弧熔炼炉对称量的材料重复熔炼4~5次制备合金。与传统的合金材料相比，本发明制备的CuCrFeNiTi高熵合金具有简单的面心立方结构、体心立方结构和Laves相，表现出较高的硬度和较强的耐蚀性，可应用于耐磨、耐腐蚀化工容器及工程用高强度耐蚀件。

技术领域

本发明涉及一种金属材料及其制备方法，具体而言，涉及一种高硬度、耐腐蚀的CuCrFeNiTi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

传统的合金设计理念是以一两种元素为基体，添加少量的其他元素，组成合金，如镁合金、铝合金、不锈钢以及块体非晶合金等。传统的晶体学理论认为，添加过多微量合金元素会导致形成多种金属间化合物和其他复杂组织结构，使得合金的机械性能降低，在实际应用中难以获得应用。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瓶颈。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、耐蚀性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。20世纪90年代，中国台湾学者叶均蔚率先提出了一种新颖的合金设计理念，即多主元合金。所谓多主元合金，即由5种及5种以上主要元素构成，且每种主要元素原子百分比为5％～35％的合金。由于合金的组元种类多且含量都很高，其原子排列混合熵很高，因此这种多主元合金又被称为多主元高熵合金。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、耐高温蠕变、耐高温氧化、耐回火软化等优异的性能组合合金，广泛应用于耐高压、耐腐蚀化工容器及工程用高强度耐蚀件。因此，多主元高熵合金的研发对传统冶金和钢铁行业的提升具有重要意义。因此，开发硬度高、耐蚀性强的CuCrFeNiTi高熵合金也具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于开发出具有耐磨性和耐蚀性俱佳的高熵合金——CuCrFeNiTi高熵合金，使其满足在现代工业中人们对材料硬度、耐蚀性能的要求，使得高熵合金在应用领域得到广泛应用。

本发明为解决上述技术问题而采取的技术方案为：一种高熵合金材料，成分为CuCrFeNiTi，其中，Cu:Cr:Fe:Ni:Ti的摩尔比依次为1:1:1:1:1。所述高熵合金采用的Cu材料、Cr材料、Fe材料、Ni材料和Ti材料的纯度不小于99.7％，采用原材料的形态均为除粉末状外的片状、块状或大颗粒状。

本发明为解决上述技术问题而采取的技术方案还包括：一种成分为CuCrFeNiTi的高熵合金材料的制备方法，其特征在于具体是按以下步骤完成的：

一、超声处理：将Cu材料、Cr材料、Fe材料、Ni材料和Ti材料置于容器中，加入丙酮溶液，放置在超音波震荡器中清洗15～30min，震荡后再倒入乙醇重复相同的步骤一次，然后置于45℃烘干箱中进行烘干5～6小时，得到的超声处理后的Cu材料、Cr材料、Fe材料、Ni材料和Ti材料。

二、称料：按照等摩尔比进行称量步骤一得到的超声处理后的各材料；