[发明专利]高熵合金稳定的纳米金属材料Mx

说明书

本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种高熵合金稳定的纳米金属材料M_xN_y系合金及制备方法，该合金的化学式为M_xN_y，原子百分比为：50≤x＜100 at%,0＜y≤50 at%，M为W、Mo,Hf、Nb、Ta、Zr、Ti、Ni、Mg、Fe、Al、Cu中的一种，N是高熵合金中的任意一种，高熵合金中各个成分的原子百分比在5%和35%之间，即5%≤a,b,c(d,e)≤35%,且x+y=100。采用电弧熔炼和大变形相结合的方法制备该合金。本发明的有益效果是，本发明制备得到的合金具有良好的热稳定性，高温下，特别是0.3‑0.4下，纳米晶粒长大不明显，为纳米材料的应用开辟了广阔的前景。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种高熵合金稳定的纳米金属材料M_xN_y系合金及制备方法。

背景技术

纳米金属材料是当前国际上金属结构材料研究领域最活跃的研究方向之一，这些研究的驱动力在于对提高材料强度的不断追求，正如Hall-Petch所预料的那样，通过各种途径制备的晶粒尺寸在亚微米级和纳米级的金属材料，其强度远高于传统结构材料。但是由于在纳米材料中，单位体积内的界面密度要远大于粗晶材料，其储存能很高，处于亚稳态，其中的晶粒有通过长大向稳态大晶粒自动转变的趋势，导致材料的热稳定性很差。很多纳米金属材料在室温下即发生再结晶，使得细晶强化的作用失效。因此，如果能提高纳米材料的热稳定性，将会扩大这类材料的应用温度范围，为这类材料的应用开辟广阔的前景。

目前提高纳米金属材料热稳定性的方法有两种：一种是通过各种方法阻碍晶界的移动；另一种是设法降低材料的内部储存能。第一种方法一般使用加入固溶原子或第二相的方法，来稳定纳米组织。对于第二种方法，主要考虑材料储存能更低的晶界来分割晶粒，最常见的是引入孪晶结构。纳米多晶材料和普通多晶一样，晶界的迁移会使晶粒长大，所以抑制晶界的移动在一定程度上可以阻止晶粒长大。添加抑制剂阻止晶界移动的方法已在微米级的粉末冶金、陶瓷等材料中采用，并取得了一定效果，Zener模型可以很好地预测抑制剂对高温下纳米晶粒长大的阻碍作用。高熵合金作为一种全新的合金设计理念，化学成分的复杂性及严重的晶格畸变使得原子在高熵合金内部的扩散变得异常困难。考虑到高熵合金的高熵效应、超高的热稳定性和缓慢扩散效应，高熵合金作为抑制剂阻碍纳米金属材料高温下的异常长大具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明针对目前纳米金属材料存在的热稳定性不好，高温下晶粒长大趋势明显，应用温度范围有限等缺点，提出了一种高熵合金稳定的纳米金属材料M_xN_y系合金及其制备方法。

本发明的技术方案是：一种高熵合金稳定的纳米金属材料M_xN_y系合金，该合金的化学式为M_xN_y，各个成分的原子百分比为：50≤x＜100 at%, 0＜y≤50 at%，M为W, Mo, Hf,Nb, Ta, Zr, Ti, Ni, Mg, Fe, Al, Cu中的任意一种，N为高熵合金，且x+y=100。