[发明专利]VNbMoTaW高熵合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种VNbMoTaW高熵合金的制备方法，包括先采用机械合金化法，将W、Mo、V、Nb、Ta单质粉末混合，不添加球磨介质进行球磨，得到单相或双相单一体心立方结构的VNbMoTaW高熵合金粉末，然后采用热压烧结，压力为30MPa～50MPa，升温速率为5℃/min～15℃/min，保温温度为1700℃～1900℃，得到具有单相单一体心立方结构且致密度99.5％的VNbMoTaW高熵合金块体。本发明的方法工艺简单，不需要加热到熔点温度就可获得性能较好的块体材料，有效地降低了加工温度，且制备成本较低，具有很高的工业应用价值。

技术领域

本发明属于高熵合金技术领域，涉及一种VNbMoTaW高熵合金的制备方法，尤其涉及一种高熔点VNbMoTaW高熵合金的制备方法。

背景技术

高熵合金(High-entropy alloys)是Cantor团队于2004年在实验中率先发现，并于同年由叶均蔚根据该类合金具有高混合熵的特性而命名的一类新型多主元合金。不同于传统合金由一种主要元素和多种微量元素组成，高熵合金则由多种元素(通常4种以上)以等比或近等比混合而成的固溶体。在热力学高熵作用下，性质各异的原子在固溶体中占位无序，造成严重的晶格畸变。特殊的晶体结构使高熵合金具有了高强度、强耐蚀、抗辐照等优异特性。

难熔高熵合金(Refractory high-entropy alloys)是美国空军研究实验室的Senkov于2010年基于发展高温结构金属而提出的新型高熵合金体系。难熔高熵合金主要由难熔金属组成，包括Cr、Hf、Mo、Nb、Ta、Ti、V、W、Zr等。因为继承了难熔金属高熔点、高强度和高硬度的特点，难熔高熵合金普遍具有极佳的高温力学性能，可在宽温域内保持高强度。其中，电弧熔炼制备的铸态VNbMoTaW合金因为具有高于2700℃的高熔点，所以在1600℃下仍可保持高达477MPa的强度。这不但是已报道的难熔高熵合金之冠，还远远超越了现在使用的镍基超合金。

目前，包括VNbMoTaW在内的难熔高熵合金的制备以真空电弧熔炼法为主。然而，难熔高熵合金的组元熔点相差巨大。例如，V的熔点为1890℃，而W的熔点达到3620℃，不但相差1530℃，更是高于V(3000℃)的沸点。因此，难熔高熵合金的熔炼制备过程中，极易造成低熔沸物质的挥发，进而导致成型合金的成分组成偏离最初设定。同时，巨大的熔点差异使得难熔金属两两混合时往往会形成很宽的液固两相温度区，进而造成显著的凝固时间差并形成大量缩孔、枝晶等铸造缺陷，影响了难熔高熵合金的性能和大尺寸成型。因此，现有铸造成型的难熔高熵合金的最大尺寸仅为10mm×10mm×60mm，远远不能满足实际应用，甚至难以满足国标拉伸性能的测试样品尺寸要求。