[发明专利]一种异质片层结构中/高熵合金箔材的制备方法

说明书

本发明一种异质片层结构中/高熵合金箔材的制备方法，采用中/高熵合金为原材料并将其加工成薄片，先进行均匀化处理以减少原料中的偏析行为；然后将其均匀冷却到液氮温度，开启异步轧机进行深冷异步轧制，将轧制的材料放再次冷却到液氮温度，重复直到总压下率达到80～95％得到中/高熵合金箔材，利用铜箔包覆所得箔材，放入加热炉中进行退火，之后取出进行空冷，即得异质片层结构中/高熵合金箔材，该箔材具有优异的强度以及韧性，并实现了带材轻量化制备，该箔材在高温合金箔材、航天等行业具有工业应用前景。

技术领域

本发明属于金属材料轧制技术领域，特别涉及一种异质片层结构中/高熵合金箔材的制备方法。

背景技术

中/高熵合金作为高性能的新型合金，具有极高的研究潜力与价值。中/高熵合金将以往“应用已有材料”革命性地转换成未来的“按需设计材料”的新型使用模式，其具有的定制型材料的性质使它不仅可以代替传统合金成为当前社会生产所需的新的选择，还可以以其独特的性能和设计方法代替稀有金属，解决资源、成本、甚至于研究使用时对人体的危害作用等问题，摆脱受国际限制或具有利益冲突影响的材料的限制，是我国在新一轮科技革命中抢占先机的攻坚要素。超细晶中/高熵合金材料的性能提升关键是达到强度-塑性平衡，力求在得到更高强度的同时保持材料的良好塑性甚至提升塑性。

深冷轧制作为新兴的大塑性变形技术，具有比常规轧制更好的强化效果，而且与其它大塑性变形技术(如高压扭转、等通道角挤压等)相比，可加工的产品尺寸规模更大，更适合作为大规模生产纳米结构材料工业应用技术。然而，目前，深冷轧制主要是用于制备纳米和超细晶金属材料，这些材料虽然强度非常高，但是，如何进一步提高超细晶材料的韧性是科研工作者面临的一个重要挑战。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种异质片层结构中/高熵合金箔材的制备方法，通过深冷异步轧制与退火程序设计，在提高中/高熵合金强度的同时提高了中/高熵合金的韧性，所得中/高熵合金箔材的强度与韧性的综合性能超过传统轧制方法制备的材料。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种异质片层结构中/高熵合金箔材的制备方法，包括如下步骤：

第一步：采用中/高熵合金为原材料，并将其加工成薄片；

第二步：将加工后的原材料在750～850℃温度范围内进行均匀化处理，减少原料中的偏析行为；

第三步：将均匀化处理后的原材料放入液氮中进行浸泡，将其均匀冷却到液氮温度；

第四步：开启异步轧机，异速比控制在1.35-1.45之间，开启深冷喷枪，使轧辊温度被冷却到-100℃以下；

第五步：关闭深冷喷枪，取出深冷的原材料，进行深冷异步轧制，道次压下率控制在5-15％；

第六步：将轧制的材料放入液氮中进行冷却，将其均匀冷却到液氮温度；

第七步：重复第四步到第六步，直到总压下率达到80～95％得到中/高熵合金箔材；

第八步：利用铜箔将第七步得到的箔材包覆，放入加热炉中进行退火，退火温度为750～850℃，退火时间为20-40分钟；

第九步：将退火的材料取出进行空冷，即得异质片层结构中/高熵合金箔材。

所述第一步中，原材料为CrCoNi系列中/高熵合金，为圆柱形的棒材或立方体的块状材料，所述薄片的厚度为1.0～2.0mm，加工方法为线切割和锯的机加工方法，或为热轧、热锻压、热挤压的塑性成形方法，加工后的薄片材料具有良好的平整度，不存在大幅度浪纹。

所述第五步中，采用干摩擦轧制，提高轧制过程剪切应变效率；当轧件出轧辊辊缝的时候，采用液压夹头，牵引轧件往前轧制，防止异步轧制过程中轧件打滑。