[发明专利]一种共晶高熵合金的热机械处理方法

说明书

本发明提供了一种共晶高熵合金的热机械处理方法，包括以下步骤：S1、多次轧制以及再结晶处理，S2、预应变以及时效处理；也就是将共晶合金进行多次轧制及再结晶处理，然后进行预应变和时效处理，得到热机械处理的共晶合金。本发明通过对共晶合金运用机械处理和多种热处理工艺，将界面强化、位错强化和析出强化结合起来，得到超高强共晶合金，具有广阔的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体为一种共晶高熵合金的热机械处理方法。

背景技术

高熵合金(High-entropy alloys)简称HEA，是由五种或五种以上元素等 比例或近似等比例混合得到的合金。由于高熵合金在多种条件下都表现出优异 的物理化学性能，因此近年来受到人们的广泛关注。传统的合金中主要由一种 元素作为基体元素，例如以铁为基础，在其中加入一些微量的元素来提升其性 能。传统的理论认为多种元素混合将形成金属间化合物，使材料脆化，高熵合 金突破了这一理论认识，通常表现出很好的塑性。其中，共晶高熵合金就是典 型的具有优异强塑性结合的高熵合金。

热机械处理是进一步提升共晶高熵合金力学性能的有效手段。通过调节热 机械处理工艺，可以得到两相完全再结晶、不完全再结晶、再结晶同时保留共 晶层片结构等多种微观组织形态，进而显著提升其力学性能。然而目前对于共 晶高熵合金的热机械加工工艺仍缺乏系统深入的研究，未能在其中引入析出强 化与位错强化，使得高熵合金的力学性能仍有较大提升空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种共晶高熵合金的热机械处理方法，通过在共晶高 熵合金中合理设计与运用轧制与热处理工艺，将界面强化、位错强化和析出强 化结合起来，显著提升铸态高熵合金的力学性能。其中，界面强化为共晶合金 固有的强化方式；位错强化和析出强化则可通过合理设计预应变轧制与时效热 处理得到。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

共晶高熵合金的热机械处理方法，包括以下步骤：

S1、多次轧制以及再结晶处理

将共晶高熵合金轧制为原来合金厚度的68～77％，并于1150～1250℃退火 10～30min，然后重复上述轧制与退火操作一次，得到总变形量为42～52％的共 晶高熵合金；

S2、预应变以及时效处理

将S1得到轧制后的共晶高熵合金进行10～40％的预应变，然后于 600～750℃进行时效处理，保温1～12h，水淬，得到热机械处理后的共晶高熵 合金。

优选的，热机械处理方法适用的共晶高熵合金为同时包含软相和硬相的双 相高熵合金。

优选的，共晶高熵合金为Ni₃₀Co₃₀Fe₁₀Cr₁₀Al₁₈W₂或 Ni₃₀Co₃₀Fe₁₀Cr₁₀Al₁₈Nb₂。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过多次轧制以及再结晶处理，使单次轧制所累积的应变能不 足以引发再结晶的合金发生再结晶行为，同时提高合金的强度与塑性；也就是 合理设计与运用轧制与热处理工艺，将界面强化、位错强化和析出强化结合起 来，显著提升铸态高熵合金的力学性能，利用预应变与直接时效的方法促进析 出相形成，得到超高强共晶高熵合金；