[发明专利]一种有基高熵合金及其制备方法

说明书

一种有基高熵合金及其制备方法，它涉及一种高熵合金及制备方法。本发明的目的是要解决现有高熵合金的力学性能差，高熵合金内含有大块脆性的金属间化合物相和塑性差的问题。一种有基高熵合金按质量百分比由50％～90％合金基体和10％～50％合金化元素制备而成。方法：一、准备原料；二、采用电弧熔炼方法或感应熔炼方法对步骤一中称取的有基高熵合金的原料进行熔炼，得到有基高熵合金。本发明制备的有基高熵合金的屈服强度为1000MPa～2000MPa，断裂强度为2000MPa～4000MPa，极限应变ε_p(％)为20％～70％。本发明可获得一种有基高熵合金。

技术领域

本发明涉及一种高熵合金及其制备方法。

背景技术

在传统合金材料设计领域，往往将一种或两种合金元素作为基体，通过添加少量其他元素作为合金化元素，从而提高基体合金的硬度、强度等力学性能，改善合金材料的磁性能、电性能等物理性能，如各类钢、铝合金、钛合金、镍基高温合金材料，以及Ti-Al、 Ni-Al等金属间化合物材料。

2004年，中国台湾学者叶均蔚跳出传统合金设计的思维定式，率先提出了高熵合金的设计思想。高熵合金被定义为：组成元素数目n≥5，每种元素等摩尔比或近等摩尔比，所有元素原子百分含量均不超过35％的新型多主元合金。高熵合金中没有一种元素含量超过 50％，因而没有所谓的合金基体。高熵合金中元素数目多而且每种合金元素含量均较高，使得合金的混合熵较大，致使合金元素倾向于混乱排列而形成简单的体心立方(BCC)或面心立方(FCC)相。高熵合金的晶格结构高度畸变，加上各元素性能的“鸡尾酒效应”，使得这种新型合金材料具有高硬度、高强度、抗高温蠕变、耐高温氧化、耐腐蚀、高电阻率和良好电磁特性等优良的综合性能，应用前景十分广阔。

过去十多年来，高熵合金材料受到国内外学者的广泛研究，在制备方法、热力学、动力学、相形成规律、组织稳定性、力学性能、磁学性能以及电热性能等诸多领域均取得了重要进展。2013年，李邦盛教授通过在高熵合金中引入基体，首次提出了有基高熵合金的概念，并成功开发出一些列具有新颖纳米组织和优异力学性能有基高熵合金材料，开辟了高熵合金设计新领域。因此，研发具有优异的显微组织和力学性能的有基高熵合金，具有非常重要的意义和广阔的应用前景。

但现有传统合金设计过程中，添加的合金化元素含量较多时，容易形成大块脆性的金属间化合物相，劣化合金的性能。因此，传统的合金化方法存在局限；

现有高熵合金设计过程中，其定义和设计原则限制了合金的设计空间，且现有高熵合金的硬度大、强度高，但塑性往往较差，极限应变ε_p(％)小于30％。同时，按照传统高熵合金的设计思路，很难对合金性能进行大幅优化，因为传统高熵合金的成分调节范围往往较小。因此，为获得综合力学性能优异的新型合金材料，高熵合金的内涵亟待突破，开发新的设计原则和方法。

发明内容

本发明的目的是要解决现有高熵合金的力学性能差，高熵合金内含有大块脆性的金属间化合物相和塑性差的问题，而提供一种有基高熵合金及其制备方法。

一种有基高熵合金按质量百分比由50％～90％合金基体和10％～50％合金化元素制备而成；所述的合金基体为Fe、Al、Cr、Ni、Co、Cu、Ti、Mn、Mo、Zr、Hf、Nb和Sn 中的一种元素或其中两种元素；所述的合金化元素为Fe、Al、Cr、Ni、Co、Cu、Ti、Mn、 Mo、Zr、Hf、Nb和Sn中的两种元素或其中两种以上元素；所述的合金基体为两种元素时，两种元素之间的摩尔比为b，b的取值范围为0.5≤b≤2；所述的合金化元素中任意两种元素之间的摩尔比为a，且a满足：0.8≤a≤1.25。

一种有基高熵合金的制备方法，是按以下步骤完成的：

一、准备原料：

按质量百分比称取50％～90％合金基体和10％～50％合金化元素，得到有基高熵合金的原料；