[发明专利]一种FeCrNiAlTi系双相高熵合金及其制备方法

权利要求书

1.一种FeCrNiAlTi系双相高熵合金，其特征在于：其中Fe、Cr、Ni、Al、Ti的原子百分含量比为：28.6667:28.6667:28.6667：7:7；Fe、Cr、Ni和Al、Ti分别按等原子比构成，（FeCrNi）和（AlTi）之间的原子百分含量比为86:14，从而得到（FeCrNi）₈₆Al₇Ti₇ 高熵合金。

2.根据权利要求1所述的FeCrNiAlTi系双相高熵合金，其特征在于：该合金是一种BCC和FCC共存的双相结构。

3.一种权利要求1或2所述的FeCrNiAlTi系高熵合金的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、原料的预处理：选用纯Fe、纯Cr、纯Ni、纯Al和纯Ti进行配料；

将打磨好的原料放入装有无水乙醇的烧杯中，然后一同放入超声波清洗仪中清洗10—15分钟，去除金属表面的杂质、污渍；最后将原料取出风干；

步骤二、称量：确定所需制备原料的总质量为30g，然后按（FeCrNi）₈₆Al₇Ti₇ 各元素的原子百分含量计算每种元素所需的质量进行称量；

步骤三、熔炼：

①按照该合金中各元素熔点的高低，由低到高依次将各元素金属放入水冷铜模熔炼池中的一个铜坩埚中，在另一个铜坩埚中放入钛锭，关闭炉膛；

②机械泵抽真空至5Pa以下；

③分子泵抽真空至10^-4 Pa以下；

④充入1atm高纯度氧气；

⑤先熔炼钛锭观察其冷却后是否变色，若变色，抽真空后换钛锭重复以上操作，若不变色，则可以熔炼合金；

⑥反复熔炼3～5次以使铸锭成分均匀，熔炼完成后，利用机械手将合金移至吸铸铜坩埚中吸铸成2mm厚的板。

4.根据权利要求3所述的FeCrNiAlTi系高熵合金的制备方法，其特征在于：步骤一中原材料纯Fe、纯Cr、纯Ni、纯Al和纯Ti的纯度必须大于99.9%，配料前首先要将原材料金属表面的氧化皮打磨掉再放入超声波清洗仪中清洗表面的杂质、污渍。

5.根据权利要求3所述的FeCrNiAlTi系高熵合金的制备方法，其特征在于：步骤二中采用电子天平称量三次以保证结果的准确性，并且要求每次称量的结果与计算的标准质量之差不得大于±0.002。

6.根据权利要求3所述的FeCrNiAlTi系高熵合金的制备方法，其特征在于：步骤三熔炼合金的方法为真空电弧熔炼加铜模铸造；所采用的设备为WK-Ⅱ型非自耗真空电弧炉，该仪器主要由炉体、电极、铜模、冷却装置组成，炉体为双层水冷结构，内层为不锈钢，外层为钢板，移动电极进行熔炼，炉体正面有一个观察窗能观察炉内熔炼情况；采用铜模进行吸铸，利用炉腔内外的压力差使熔化的合金从炉腔迅速充入水冷铜模中，并在铜模外部循环水的快速冷却作用下获得所需形状的铸件；铜模由5个铜坩埚组成，进行熔炼时，首先按照该合金中各元素熔点的高低，由低到高依次将各元素金属放入水冷铜模熔炼池中的一个铜坩埚中，在另一个铜坩埚中放入钛锭，先熔炼钛锭观察其冷却后是否变色，若变色，抽真空后换钛锭重复以上操作，若不变色，则熔炼合金。

7.根据权利要求6所述的FeCrNiAlTi系高熵合金的制备方法，其特征在于：在步骤三熔炼进行前，首先要保证仪器的冷却水充足，然后打开机械泵预抽真空至3Pa以下，再打开分子泵；当真空度小于3Pa时才能打开分子泵，分子泵打开或关闭前需保证机械泵运转。

8.根据权利要求6所述的FeCrNiAlTi系高熵合金的制备方法，其特征在于：熔炼高熵合金时，首先要保证真空度降至1.5×10^-3Pa以下，然后关闭分子泵充入高纯度氩气；反复熔炼3～5次以保证铸锭成分均匀，然后用电弧外焰切割铸锭分两次进行吸铸成型，得到两块厚度为2mm的板。