[发明专利]一种共晶高熵合金及其制备的方法

说明书

本发明涉及一种共晶高熵合金及其制备的方法；属于共晶高熵合金制备技术领域。所述共晶高熵合金由Fe、Co、Cr、Ni、Ta按摩尔比，Cr:Fe:Co:Ni:Ta＝x:(42‑x):y:(48‑y):z组成；其中，x的取值范围为19～24；y的取值范围为22～26；z的取值范围为10～15。其制备方法优选为；以FeCoCrNiTa共晶高熵合金粉末为原料，通过包套热挤压结合粉末冶金法制得高性能的共晶高熵合金。本发明组分设计合理，制备工艺简单、可控，所得产品性能优良，便于大规模的工业化应用。

技术领域

本发明涉及一种共晶高熵合金及其制备的方法；属于共晶高熵合金制备技术领域。

背景技术

自从高熵合金(HEA)问世以来，颠覆了人们对传统合金的认识。由于高熵合金具有鸡尾酒效应，所以人们可以根据所需要的性能对组分进行调整，这极大的丰富了人们设计新材料的思路。根据已有报道，高熵合金具有高强度及硬度、优良的耐磨性、结构稳定性好、耐腐蚀、抗氧化以及在低温和极特殊高温下具有优良的性能，得到了人们的广泛关注。高温结构材料是工程领域重要的应用之一，高温性能是衡量材料是否具备高温结构材料的重要性能依据。高温结构材料通常需要具备优异的综合性能，例如高熔点，适中的密度，高温强度，塑形以及高温抗氧化性能。高温合金是目前应用最广泛的一种高温合金，但由于其成分异常复杂，通常含有近十种元素，因此，在开发新型的高温合金上面存在不小的阻力。最近，有研究提出了一种新型的高熵合金——共晶高熵合金(EHEA)在作为高熵合金的发展上面具有巨大的潜力。共晶高熵合金可以看作是一种原位生成的双相复合金属。共晶高熵合金由于其特殊的显微组织，通常具有片状或杆状结构，共晶高熵合金也被认为在高温下具有结构稳定性和潜在的应用。

目前共晶高熵合金已有一些研究,如专利2018109454652、2018108405057、2018108407654、2018105219757等。从组分上看，专利2018109454652公开了一种Ni-Co-Cr-Ti-Ta-Al-M高熵共晶合金，其化学成分表达式为Ni_aCo_bCr_cTi_dTa_eAl_fMg，所述M为Hf和Zr中的一种或两种,化学成分表达式中的a,b,c,d,e,f,g分别表示Ni、Co、Cr、Ti、Ta、Al、M各元素的原子百分比，且满足下列条件：25≤a≤35,25≤b≤35,15≤c≤30,5≤d≤25,0≤e≤10,0≤f≤10,0≤M≤5,a+b+c+d+e+f+g＝100,a/b＝1。专利2018108405057公开了一种CoFeNi₂VZr_x共晶高熵合金，其组成元素Co、Fe、Ni、V、Zr含量按照摩尔比计为1:1:2:1:x，其中x＝0.5～0.6。该专利也是采用熔铸的方法制备的，同时也未公开具体的力学性能。专利2018108407654公开了一种钴铁镍钒锆高熵合金，其组成按照摩尔比计为CoFeNixVZr0.55，其中Ni的含量按照摩尔比为1.8≤x≤2.6。上述专利均采用熔铸的方法制备；而且并未披露其力学性能。专利201810521975 7公开了一种高强高塑共晶高熵合金，所述共晶高熵合金由主要元素Ni、Co、Fe、Cr、Al以及微量元素X组成，所述共晶高熵合金的主要组分为NiaCobFecCrdAleXf，其中a、b、c、d、e、f分别代表对应各元素的摩尔百分比，58≤a+b≤62，a≥b，18≤c+d≤22，c≥d，17≤e≤19，f≤5.3。其也是采用熔铸的方法制备的。同时该专利并未公开所得产品的高温力学性能。

经上述检索发现：目前共晶高熵合金只有用熔炼方法制备。其高温力学性能较其他双相高熵合金已经有了部分提高，但没有达到部分高温合金的性能。同时，到目前为止，还没人尝试用Fe、Co、Cr、Ni、Ta作为组元来开发共晶高熵合金。