[发明专利]CrCuNiMoV高熵合金材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种CrCuNiMoV高熵合金材料及其制备方法，属于合金材料制备领域，所述的CrCuNiMoV高熵合金是由Cr、Cu、Ni、Mo和V元素组成。其制备过程如下：（1）称料：按照等摩尔比称量各金属材料；（2）熔炼合金：使用非自耗真空电弧熔炼炉对称量的材料重复熔炼4次以上。本发明制备的CrCuNiMoV高熵合金主要组成相为FCC相和少量的Laves相，具有耐磨和耐蚀等优点。该合金在耐磨和耐蚀领域具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种高熵合金材料及其制备方法，具体地说，涉及一种耐磨、耐蚀的CrCuNiMoV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

传统的合金是以一种金属元素为主（含量一般超过50%），通过添加一定量的其它合金元素并利用不同的生产加工工艺来获得具有特定性能的合金。根据传统的合金经验，当合金内的元素数目增多时，将会形成大量的金属间化合物或复杂固溶体相，引起合金脆性增加，使得金属机械性能降低。此外，还使得合金的成分和种类分析变得困难，所以一般认为合金元素添加的种类越少越好，但这使得传统合金设计理念设计出来的合金系统数目非常有限，不利于合金向多主元方向发展。

20世纪90年代，中国台湾学者叶均蔚教授突破了传统合金以单一元素为基的常规模式，提出高熵合金的概念，并定义高熵合金是由原子百分比在5％~35％之间的5种或5种以上元素组成的具有简单固溶体相的合金。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、耐回火软化等特性优异的性能组合的合金，可广泛用于耐高压、耐腐蚀化工容器及船舶上的高强度耐蚀件。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种CrCuNiMoV高熵合金材料及其制备方法。

为实现本发明的目的，提供以下技术方案：

一种CrCuNiMoV高熵合金，其特征在于，所述高熵合金主要组成相为FCC相和少量的Laves相，其中，Cu: Cr: Ni: Mo: V的摩尔比依次为1:1:1:1:1。

所述的CrCuNiMoV高熵合金的制备方法具体是按以下步骤完成的：

1）采用纯度不小于99.5%的Cr、Cu、Ni、Mo和V五种金属材料，按照等摩尔比例进行精确的称量配比，采用金属材料的形态均为除粉末状外的片状、块状或大颗粒状；

2）使用非自耗真空电弧炉熔炼合金，把称量的材料混合放置在外围熔炼池内，并将纯钛粒放置在最中间的熔炼池内，放置完毕之后关闭炉门，拧紧样品室旋钮；

3）对样品室抽真空，当真空度达到5×10^-3Pa后，充入纯度≥99.99%氩气直到炉内压力达到半个大气压，并重复此步骤2~3次；重复抽真空的目的在于洗气，反复充放氩气使得熔炼炉中的空气尽量减到最小；

4）真空抽完之后充放氩气直到炉内压力达到半个大气压，此时便可开始进行熔炼；在熔炼样品之前先将熔炼池中的纯钛粒熔炼一遍，尽量将炉中残留的氧气消耗殆尽；

5）熔炼过程中为了使原料更好地混合均匀，每次熔炼合金熔化后，电弧保持时间在120~150s，待合金块冷却后将其翻转，如此重复4次以上；

6）熔炼4次以上之后停止熔炼，根据所需产品的尺寸形状，可将重复熔炼后的合金液浇铸在模具内，然后冷却获得本发明合金材料。

本发明的原理及有益效果在于：

1.本发明提供了一种CrCuNiMoV高熵合金，所述高熵合金主要组成相为FCC相和少量的Laves相，合金组织均匀，具有较高的硬度和优异的耐磨、耐腐蚀性能，该合金的显微硬度可达598.6HV，具有广阔的应用前景。