[发明专利]MoNbTaTiHf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MoNbTaTiHf，其中Mo:Nb:Ta:Ti:Hf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Mo材料、Nb材料、Ta材料、Ti材料、Hf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。本发明制备的MoNbTaTiHf高熵合金具有单一的体心立方结构，同时具有高硬度和耐腐蚀性强等优点；制备方法简单可靠。

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、耐腐蚀性强的MoNbTaTiHf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硬度、耐磨、高强度、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，在工业生产中有非常广的应用。本发明制备的MoNbTaTiHf高熵合金具有单一的体心立方结构，表现出高硬度和耐腐蚀性强等优点，对传统冶金和钢铁行业的提升具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于开发出具有耐磨性、耐腐蚀性和致密度俱佳的高熵合金——MoNbTaTiHf高熵合金，使其满足在现代工业中人们对材料硬度和耐腐蚀性的要求，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MoNbTaTiHf，其中，Mo:Nb:Ta:Ti:Hf的摩尔比依次为1:1:1:1:1。所述高熵合金采用的Mo材料、Nb材料、Ta材料、Ti材料和Hf材料的纯度不小于99.5％，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MoNbTaTiHf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：

步骤一、将Mo、Nb、Ta、Ti和Hf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，然后置于烘干箱中进行烘干，得到的超声处理后的Mo材料、Nb材料、Ta材料、Ti材料和Hf材料。

步骤二、按照所述的组分，称取等摩尔量配比的步骤一得到的Mo、Nb、Ta、Ti、Hf材料；

步骤三、取步骤一中处理过的Ti材料放置在任意一个的水冷铜坩埚中，再将步骤二称量的材料按熔点由低至高的原则从下往上依次放置在剩余的3～5个水冷铜坩埚中，备用；

步骤四、将熔炼炉内部的真空室抽真空至6.6＊10^-3Pa，然后充入氩气至0.01Pa，该步骤重复二到三次以清洗真空室；