[发明专利]一种高性能高熵高温合金及其制备方法

说明书

本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种高熵高温合金及其制备方法。本发明针对目前高温合金制备工艺复杂问题，利用了高熵合金高混合熵、大晶格畸变以及迟滞扩散效应，提供了一种高熵高温合金及其制备方法。所提供的技术方案是：一种高熵高温合金，成分表达式为(Al_aCo_bFe_cNi_dC_f)_100‑g‑M_g，其制备方法是，通过直接凝固就能获得纳米共格强化FCC基高熵高温合金。本发明的产物显示出和传统高温合金高温性能相似的特点，具有优异的高温力学性能。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种高熵高温合金合金及其制备方法。

背景技术

高熵合金是近年来发展的一种新型合金，具有热力学上的高熵效应、结构上的晶格畸变效应、动力学上迟滞扩散效应以及性能上的“鸡尾酒”效应。因此，高熵合金，特别是纳米共格强化FCC基体高熵合金，具有作为高温结构材料应用的潜力。

目前，关于共格第二相强化FCC基高熵合金的报道比较多，大多讨论了高熵合金的室温和低温性能，如C. T. Liu报道了(FeCoNi)_100-x-yAl_xTi_y系列L1₂相强化FCC基高熵合金，但析出L2₁相，未报道其高温性能；Y. Tong 研究发现FeCoNiCrTi_0.2 高熵合金具有L1₂相共格纳米相，具有优异的室温和低温力学性能；薛云飞在专利CN 105755324 A、CN 108193088A等报道了Al-Cr-Fe-Ni-V系高熵合金，存在大量共格L1₂相，综合力学性能优异，但存在脆性的Laves相，仍然只研究了其室温力学性能。另外，专利CN 105112759 A和CN 107747019A等报道的高温合金为高熔点的难熔合金元素制备的难熔高熵合金，而不是共格纳米相增强FCC基高熵合金；专利CN 104694808 A报道了L1₂共格纳米相增强FCC基高熵合金的高温拉伸以及高温蠕变，但是合金中不可避免地出现了L2₁脆硬相，同时还需要复杂的冷加工以及热处理过程。

发明内容

本发明针对目前高温合金制备工艺复杂问题，利用了高熵合金高混合熵、大晶格畸变以及迟滞扩散效应，提供了一种高熵高温合金合金及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高性能高熵高温合金，通过直接凝固获得纳米共格相增强FCC基高熵高温合金，所述的高熵高温合金成分表达式为Al_aCo_bFe_cNi_dC_e ，按原子百分数a + b + c + d + e = 1组成，且0.03≤a≤0.27，0.2≤b≤0.6，0＜c≤0.3，0.1≤d≤0.6，0.01≤e≤0.06。

进一步的，所述的高熵高温合金成分表达式为(Al_aCo_bFe_cNi_dC_e)_100-f-M_f，M为合金化元素，M是Cr、Cu、Hf、Nb、Mn、Mo、Ta、Ti、V、W、Zr以及稀土元素中的一种或几种，其中添加量不超过合金原子量总和的5%。

进一步的，所述的原料杂质含量低于0.1%。

高性能高温高熵合金的制备方法，包括以下步骤：

1）配料：先用机械方法除去上述工业纯金属元素，按配比配料，C元素难以溶入金属，采用含碳合金；