[发明专利]一种铁铜锰镍高熵合金的制备方法

说明书

本发明涉及一种铁铜锰镍高熵合金的制备方法，是针对各合金元素的特点，经真空电弧熔炼，制得高熵合金，此制备方法工艺先进，技术参数精确，制成的高熵合金硬度达193HV、抗拉强度达509MPa、屈服强度达181MPa、延伸率达37.3%，兼具较高的抗拉强度和良好的塑性，同时满足低成本的工业需求，是先进的高熵合金的制备方法。

技术领域

本发明涉及一种铁铜锰镍合金的制备方法，属于金属材料制备及应用的技术领域。

背景技术

高熵合金具有高强度、高硬度、高耐磨或耐高温软化等性能特点，在工业领域中应用广泛，例如高速切削刀具、模具等。然而，目前研究的多主元高熵合金常使用大量的钴、铬、钛等高成本元素，严重制约了该合金的应用和发展。因此，选择合适的合金成分、材料成型方法及其工艺参数，开发出具有优异力学性能且低成本的高熵合金，将具有非常重要的科学和工程意义。目前，这一技术还处于研究阶段。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对现有合金的不足，开发出一种具有优异力学性能的高熵合金，该合金由面心立方和体心立方固溶体组成，同时兼具较高的抗拉强度和良好的塑性，以实现其在工业领域的广泛应用。

技术方案

本发明使用的化学物质材料为：铁、铜、锰、镍、海绵钛、氩气、无水乙醇，组合准备用量如下：以克、毫升、厘米³为计量单位

铁：Fe，纯度99.99％，固态颗粒，11.98g±0.001g

铜：Cu，纯度99.99％，固态颗粒，13.63g±0.001g

锰：Mn，纯度99.99％，固态颗粒，11.79g±0.001g

镍：Ni，纯度99.99％，固态颗粒，12.6g±0.001g

海绵钛：Ti，纯度95％，固态块体，50g±0.1g

氩气：Ar，纯度99.999％，气态气体，500000cm³±100cm³

无水乙醇：C₂H₅OH，纯度99.99％，液态液体，2000mL±10mL

制备方法如下：

(1)预处理铁、铜、锰、镍颗粒

①将铁、铜、锰、镍颗粒置于烧杯中，加入无水乙醇300mL，超声震荡清洗30min，清洗后置于真空干燥箱中干燥，干燥温度200℃，真空度2Pa，干燥时间30min；

(2)配料

称取铁11.98g±0.001g、铜13.63g±0.001g、锰11.79g±0.001g、镍12.6g±0.001g、海绵钛50g±0.1g；

(3)熔炼制备高熵合金锭：

铁铜锰镍高熵合金的熔炼是在真空电弧熔炼炉中进行的，是在抽真空、充氩气、熔炼高熵合金过程中完成的；

①放置原料

打开真空电弧熔炼炉，清理熔炼炉内部，并用无水乙醇进行清洗，使熔炼炉内部洁净；

将海绵钛放入水冷铜模辅助熔池中；

将铁、铜、锰、镍原料按照熔点由低到高、自下而上的顺序放置到水冷铜模主熔池内；

关闭炉门，密闭；

②抽真空、充氩气

开启真空泵，抽空炉内空气，使炉内压强达0.005Pa，关闭真空泵；