[发明专利]一种超细晶共晶高熵合金及其制备方法

说明书

本发明涉及合金技术领域，尤其涉及一种超细晶共晶高熵合金及其制备方法。本发明公开了一种超细晶共晶高熵合金，其通式为Al_1.0Cr_1.0Co_xFe_yNi_ZMn_iM_j。本发明还提供了其制备方法，包括：步骤1：将合金原料经过碱洗和酸洗得到第一合金，所述合金原料含有Al、Co、Cr、Fe、Ni、Mn、W和V金属；步骤2：将所述第一合金中的Al金属和Cr金属放在熔炼炉坩埚最底部，Co金属、Fe金属、Ni金属放在坩埚中间及上部，W金属与金属放在坩埚最上方；步骤3：待熔炼炉坩埚中金属完全熔化，将放在熔炼炉内料抖中的Mn金属与已融化的金属混合，得到超细晶共晶高熵合金。本发明提供了一种超细晶共晶高熵合金及其制备方法，解决了现有技术中高熵合金强度和可塑性较低，且易出现宏观偏析现象的技术问题。

技术领域

本发明涉及合金技术领域，尤其涉及一种超细晶共晶高熵合金及其制备方法。

背景技术

目前常用的不锈钢屈服强度在500MPa左右，这些不锈钢都需要经过复杂的轧制及热处理工艺，才能获得500MPa及以上的屈服强度。而很多关键的金属合金部件要求有高的屈服强度的同时，还要整体浇铸，不能轧制，如船用人字架以及螺旋桨，截断或疏通水流所用闸门等，目前市面上大多数不锈钢都不能满足相关要求。

鉴于上述市场需求，亟需一种合金，此合金无需轧制以及复杂热处理工艺，仅仅使用不同铸造技术，一次浇铸成型后的合金母材，就具有远超不锈钢的强度和塑性，同时成本较低还具有优异的抗腐蚀性能。

高熵合金的出现有望解决上述需求。高熵合金打破了以一种或者两种主元的合金设计理念，该类合金包含5-13种主要元素，且每种主元的摩尔分数在5-35at.％之间。独特的设计理念及微观组织形态使其拥有一系列优异的性能。然而，现有FCC固溶体结构高熵合金强度较低，BCC固溶体结构高熵合金塑性较低，且熔炼大体积多主元高熵合金铸锭时还易出现宏观偏析现象。同时,由于高熵合金含有较高的Co、Ni等战略元素，较高的原材料成本严重制约了高熵合金的工业应用与发展。

因此，现有技术中高熵合金强度和可塑性较低，且易出现宏观偏析现象成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种超细晶共晶高熵合金及其制备方法，解决了现有技术中高熵合金强度和可塑性较低，且易出现宏观偏析现象的技术问题。

本发明提供了一种超细晶共晶高熵合金，其通式为Al_1.0Cr_1.0Co_xFe_yNi_ZMn_iM_j,其中，其中，M为Nb元素、Mo元素、W元素、Ti元素、V元素、Zr元素、Cu元素或Si元素，0≤x≤1.2，0.6≤y≤1.6，z≤3.2，2.8≤x+z≤3.2,i≤y，0≤i+y≤1.6，0≤j≤0.2。

优选的，所述M的纯度为99.5％～100％。

本发明提供了一种超细晶共晶高熵合金的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将合金原料经过碱洗和酸洗得到第一合金，所述合金原料为Al金属、Co金属、Cr金属、Fe金属、Ni金属、Mn金属、W金属、V金属和M金属的混合物，其中，M为Nb元素、Mo元素、W元素、Ti元素、V元素、Zr元素、Cu元素或Si元素；

步骤2：将所述第一合金中的Al金属和Cr金属放在熔炼炉坩埚最底部，Co金属、Fe金属、Ni金属放在坩埚中间及上部，W金属与金属放在坩埚最上方；

步骤3：待熔炼炉坩埚中金属完全熔化，将放在熔炼炉内料抖中的Mn金属倒入已经熔化的金属中，得到超细晶共晶高熵合金。

优选的，所述碱洗的溶液为NaOH溶液。