[发明专利]一种Al-Co-Cr-Ni四元高熵合金体系及其制备方法

说明书

本发明涉及金属材料及其制备技术领域，具体公开了一种Al‑Co‑Cr‑Ni四元高熵合金体系，其化学成分按原子比设计为：Al_aCo_bCr_cNi_d，其中，14≤a≤20，b＝24，c＝20，36≤d≤42，且a+b+c+d＝100。本发明还公开了所述高熵合金体系的制备方法。本发明通过提供一种兼具强度和塑性的四元共晶高熵合金Al₁₈Co₂₄Cr₂₀Ni₃₈来丰富高熵合金体系，且该高熵合金力学性能优异，强塑性匹配较好，解决了现有高熵合金强塑性匹配差的问题，而且，随着Ni/Al摩尔比的减小，本发明中的高熵合金体系存在亚共晶‑共晶‑过共晶的微观结构转变，对解决如何合理设计出强塑性匹配良好的共晶高熵合金具有推动作用。

技术领域

本发明涉及金属材料及其制备技术领域，具体是一种Al-Co-Cr-Ni四元高熵合金体系及其制备方法。

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，新型合金的种类也日益增多。其中，高熵合金(HEA)被定义为含有五种及以上元素，且每种元素的原子百分含量在5-35％之间的一类合金。由于高熵效应、迟滞扩散效应、晶格畸变效应以及鸡尾酒效应等原因，因而具有可观的强度，良好的塑性及优异的耐摩擦和抗疲劳性能，也得到了人们的广泛关注。人们可以根据所需要的性能对组分进行调整，扩展了合金的研究范围。

但是，随后大量研究发现单相FCC或BCC难以实现很好的强塑性匹配，而具有FCC和BCC的双相高熵合金却能实现这一要求。最近，有研究提出了一种新型的高熵合金，即共晶高熵合金(EHEA)，由于其具有细密的层片状双相交替组织，共晶高熵合金被认为在实现合金强塑性匹配方面有巨大潜力。然而目前共晶高熵合金的设计理念尚未完善，已经发现的共晶高熵合金尤其是四元共晶高熵合金体系也是少之又少。因此对于如何设计出高强高塑的共晶高熵合金成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Al-Co-Cr-Ni四元高熵合金体系及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的现有高熵合金强塑性匹配差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种Al-Co-Cr-Ni四元高熵合金体系，所述高熵合金体系化学成分按原子比设计为：Al_aCo_bCr_cNi_d；其中，14≤a≤20，b＝24，c＝20，36≤d≤42，且a+b+c+d＝100。

作为本发明进一步的方案：所述高熵合金体系的制备原料为金属单质Al、Co、Cr和Ni，且金属单质Al、Co、Cr和Ni的纯度均高于99.9wt％。

作为本发明再进一步的方案：所述高熵合金体系化学成分按原子比设计为：Al_aCo_bCr_cNi_d；其中，a＝20，b＝24，c＝20，d＝36。

作为本发明再进一步的方案：所述高熵合金体系化学成分按原子比设计为：Al_aCo_bCr_cNi_d；其中，a＝18，b＝24，c＝20，d＝38。

作为本发明再进一步的方案：所述高熵合金体系化学成分按原子比设计为：Al_aCo_bCr_cNi_d；其中，a＝16，b＝24，c＝20，d＝40。

作为本发明再进一步的方案：所述高熵合金体系化学成分按原子比设计为：Al_aCo_bCr_cNi_d；其中，a＝14，b＝24，c＝20，d＝42。