[发明专利]一种提高面心立方结构高熵合金拉伸强度的方法

说明书

本发明公开了一种提高面心立方结构高熵合金拉伸强度的方法，在以硫酸镍为主盐、次亚磷酸钠为还原剂、柠檬酸为络合剂、氟化氢铵和氢氧化钠为缓冲剂、氢氟酸为加速剂以及硫脲为稳定剂的化学镀液中，通过镍原子的自催化作用，引发硫酸镍主盐与还原剂之间的氧化还原反应，最终将溶液中的镍离子以及次亚磷酸根中的磷离子还原为相应原子并共沉积到高熵基体表面，形成Ni‑P非晶镀层。本发明通过在基体的表面沉积一层具有高强度的Ni‑P非晶来达到降低同应变情况下高熵基体上应力值的目的，从而提高材料的整体拉伸强度。此外，随着镀层厚度的增加，材料的强度呈现正的相关性。

技术领域

本发明涉及一种提高面心立方（FCC）结构高熵合金拉伸强度的方法，属于材料技术研究领域。

背景技术

高熵合金由于其独特的组织结构特征而具有许多优异的性能，比如高强度、高硬度、耐腐蚀、抗氧化以及良好的耐磨抗疲劳性等，因而近年来受到人们的广泛关注。然单论面心立方结构的高熵合金，它们往往表现出低强度、大塑性的特点，这在一定程度上限制了其作为工程材料的应用。迄今为止，为了优化面心立方结构高熵合金的力学性能，扩展其应用领域，人们做了大量的研究与探索。例如，王重等人（王 重,林万明,马胜国.冷轧对Al₁₀Cu₂₅Co₂₀Fe₂₀Ni₂₅高熵合金组织结构及力学性能的影响.材料工程.2015,43(8):50-55.）研究了冷轧对Al₁₀Cu₂₅Co₂₀Fe₂₀Ni₂₅高熵合金组织结构及力学性能的影响，结果表明轧制处理后的合金由于位错强化和加工硬化效应强度得到显著提高，而断裂伸长率较铸态合金却大幅下降。此外，通过对面心立方高熵合金添加一定量的合金元素可以促进固溶强化和析出强化作用，从而提升合金的综合力学性能。最近，化学沉积作为一种常用的表面涂层技术被应用于提高大块非晶合金的室温压缩塑性，这主要得益于镀层材料能够抑制非晶基体中剪切带及裂纹的扩展，并激发其多重剪切带的形核与增殖。

发明内容

本发明旨在提供一种提高面心立方结构高熵合金拉伸强度的方法，在Al_0.3CoCrFeNi高熵合金表面镀上一层Ni-P合金形成晶体-非晶体结构的复合材料，由于Ni-P非晶镀层具有较高的强度，因此镀膜后的复合材料相比高熵基体拉伸强度有较大提高。

本发明构思：对于一些强度低而塑性好的面心立方（FCC）结构高熵合金，基于FCC结构高熵合金具有大塑性、低强度等特点，通过在高熵基体表面化学镀Ni-P合金，以此来提高高熵合金的拉伸强度。通过在其表面化学沉积一层Ni-P非晶形成高熵合金/Ni-P复合材料来提高高熵合金的拉伸强度。由于高熵基体与Ni-P非晶在力学性能上的差异性，制备得到的复合材料在拉伸过程中二者之间产生相互作用，塑性基体的存在可以抑制非晶镀层中剪切带的扩展以及初级裂纹的形成，延缓了Ni-P镀层的早期断裂失效，而非晶镀层的高强度则能够缓和高熵基体上的应力值，最终提高了高熵合金的拉伸强度。

本发明提供了一种提高面心立方结构高熵合金拉伸强度的方法，在以硫酸镍为主盐、次亚磷酸钠为还原剂、柠檬酸为络合剂、氟化氢铵和氢氧化钠为缓冲剂、氢氟酸为加速剂以及硫脲为稳定剂的化学镀液中，通过镍原子的自催化作用，引发硫酸镍主盐与还原剂之间的氧化还原反应，最终将溶液中的镍离子以及次亚磷酸根中的磷离子还原为相应原子并共沉积到高熵基体表面，形成Ni-P非晶镀层。

所述的提高面心立方结构高熵合金拉伸强度的方法，包括以下步骤：

（1）配制化学镀液：