[发明专利]一种具有多向退火孪晶的高熵合金及其制备方法

说明书

本发明涉及孪晶形成技术领域，尤其涉及一种具有多向退火孪晶的高熵合金及其制备方法。本发明的制备方法，包括以下步骤：将具有面心立方结构的块体高熵合金进行多道次冷轧变形，得到冷轧态高熵合金；所述多道次冷轧变形的累积轧制压下量为80％以上；所述块体高熵合金包括块体CoCrFeNi高熵合金；将所述冷轧态高熵合金进行低温退火处理，得到具有多向退火孪晶的高熵合金；所述低温退火处理的温度为500～600℃，时间为40h以上。采用本发明的方法，可以得到具有多向退火孪晶组织的高熵合金。

技术领域

本发明涉及孪晶形成技术领域，尤其涉及一种具有多向退火孪晶的高熵合金及其制备方法。

背景技术

高熵合金(High-entropy alloys)是21世纪初发明的一种金属合金材料，不同于传统的合金以一种元素为主要元素，例如，以Fe为主要元素添加少量C、Cr和Mo等合金元素制备出不同的铁合金；以及以Al为主要元素添加少量Si、Cu、Mg和Zn等元素制备铝合金等，高熵合金采用多种元素等原子比混合的方式，其主要特点是没有主导元素。高熵合金在原子尺度上是化学无序的，即合金原子排列处在高度混乱的状态，由此引发高熵合金拥有众多优于传统合金的性能，例如具有低层错能、高热稳定性、高抗辐照性、良好的耐腐蚀性和良好的高温力学性能等优点。近十年，国内外学者均对高熵合金进行了大量的研究。

孪晶是一种特殊的晶体缺陷，是一个晶体中的两个部分沿着一个公共的晶面构成晶面对称关系。在面心立方晶体(Face-Centered Cubic)中，公共的孪晶面为{111}密排面。根据形成的原因可将孪晶分成三类，生长孪晶、形变孪晶和退火孪晶。生长孪晶形成于材料结晶成固态的过程，例如液相的晶体冷却结晶过程和脉冲电沉积的晶体生长过程均能产生生长孪晶；形变孪晶则是晶体在发生变形的过程产生，低层错能的晶体Ag、高猛钢和TWIP钢等材料的变形方式均以形变孪晶为主；退火孪晶一般形成在晶体材料的高温退火过程。孪晶组织对材料的性能有十分重要的影响，例如，研究发现孪晶界能够阻碍位错的运动，也能够使得位错穿过孪晶界；孪晶能够同时提高材料的强度和韧性；孪晶组织能够提高材料的导电性等等。在高熵合金中，孪晶组织同样表现出优异的性能，例如，在CoCrFeMnNi高熵合金中，孪晶组织能够提高材料的强度和塑性，并且提高材料的冲击韧性；在CoCrFeNi高熵合金和CoCrFeMnNi高熵合金中，形变孪晶能够提高材料的加工硬化能力。目前对高熵合金中孪晶的研究工作主要集中在形变孪晶，对于生长孪晶和退火孪晶的研究工作还十分匮乏。由于形变孪晶在变形过程中形成，容易在材料内部形成应力集中，而退火孪晶组织一般没有应力集中问题，因此，制备退火孪晶组织具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有多向退火孪晶的高熵合金及其制备方法，采用本发明的方法，可以得到具有多向退火孪晶组织的高熵合金。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种具有多向退火孪晶的高熵合金的制备方法，包括以下步骤：

将具有面心立方结构的块体高熵合金进行多道次冷轧变形，得到冷轧态高熵合金；所述多道次冷轧变形的累积轧制压下量为80％以上；所述块体高熵合金包括块体CoCrFeNi高熵合金；

将所述冷轧态高熵合金进行低温退火处理，得到具有多向退火孪晶的高熵合金；所述低温退火处理的温度为500～600℃，时间为40h以上。

优选的，所述低温退火处理的时间为40～200h。

优选的，所述低温退火处理在空气氛围下或真空氛围下进行。

优选的，所述多道次冷轧变形的累积轧制压下量为80～95％。

优选的，所述多道次冷轧变形过程中，每道次的轧制压下量为2～6％。

本发明提供了上述方案所述制备方法制备得到的具有多向退火孪晶的高熵合金。