[发明专利]一种高比强度高塑性的难熔高熵合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高比强度高塑性的难熔高熵合金及其制备方法，属于金属材料技术领域。表达式为：V_aN_bbZr_cTi_dM_eN_fP_g，其中M,N,P可为Cr、Al、Ni、Fe、Si、O、B、C、N元素。15％≤a≤20％，15％≤b≤25％，30％≤c≤50％，30％≤d≤50％，0≤e≤5％,0≤f≤5％,0≤g≤5％且a+b+c+d+e+f+g＝100％。同时要求合金的价电子浓度：4.1≤VEC≤4.4，原子半径尺寸差δ：5.5％≤δ≤6.4％。本发明的合金可由多种方法进行制备。所述的V_aN_bbZr_cTi_dM_eN_fP_g合金密度小于6.5g*cm^‑3,室温拉伸强度超过900MPa，塑性变形量超过15％，实现了高比强度高塑性；温度升高到600℃后，材料的弱化并不十分明显；在800℃后材料仍能保持一定的强度。该种合金对H₂具有一定的储存能力，可在能源材料领域具有一定的应用。

技术领域

本发明涉及一种高比强度高塑性的难熔高熵合金及其制备方法，属于金属材料技术领域。

背景技术

高熵合金是一种具有多种主元和简单相结构的新型合金。由难熔元素(Zr、Ti、Hf、V、Nb、Mo、Ta、W等)组成的高熵合金由于在高温下仍能保持低蠕变和高强度，引起了广泛的研究。在目前报道的Zr-Ti-Hf-Nb-Ta、Zr-Ti-Hf-Nb-Mo、Mo-Nb-Ta-V-W等系列的难熔高熵合金，在800℃条件下的屈服强度超过800MPa，在超过1600℃的条件下仍能够保持一定的强度，在航空航天等领域的应用展现出了良好的应用前景。

由V、Nb、Zr、Ti、Al、Cr等元素组成的轻质难熔高熵合金(ρ7.0g/cm^-3)在室温和高温条件下都具有较高的比强度，且具有良好的热稳定性。O.N.Senkov等人^[1]制备的CrNbZrTi,NbTiVZr,NbTiV₂Zr等轻质难熔高熵合金(Senkov O N,Senkova S V,WoodwardC,et al.Low-density,refractory multi-principal element alloys of the Cr-Nb-Ti-V-Zr system:Microstructure and phase analysis[J].Acta Materialia,2013,61(5):1545-1557.)，室温压缩屈服强度超过900MPa,在800℃的高温下强度也超过150MPa。但是不具有室温拉伸性能(NbTiVZr与NbTiV₂Zr压缩50％后试样存在裂纹)，CrNbTiZr合金室温压缩变形量只有6％，难于进行机械加工。后续的研究人员从调节元素含量的角度对轻质难熔高熵合金进行了制备和研究，但塑性改善效果并不十分显著。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有合金在室温拉伸性能，无法满足实际应用需求的问题，提供一种高比强度高塑性的难熔高熵合金及其制备方法，该合金在室温下具有高比强度和塑性，高温性能良好。

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案。