[发明专利]一种B掺杂TiZrNb多主元合金及其制备方法

说明书

本发明涉及金属材料技术领域，特别是涉及一种B掺杂TiZrNb多主元合金及其制备方法。该方法通过熔炼制备Zr/Nb中间合金锭和制备Ti中间合金球；将TiB₂粉末用Nb箔包裹压实，与Zr/Nb中间合金锭熔炼混合均匀后，与Ti中间合金球熔炼，制备母合金锭；将母合金锭通过电弧熔炼加热熔化，利用铜模铸造法浇铸成合金板材；将合金板材进行冷轧处理，确定变形量及轧制方向，通过退火处理，获得B掺杂TiZrNb多主元合金。本发明利用B元素的掺杂，显著降低了材料的晶粒尺寸，并且B部分固溶于基体，产生了明显的强塑性协同增长。且合金化成本低廉，制备流程短，工艺简单，使其在航空航天高温结构材料领域具有了更高的应用价值。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，特别是涉及一种B掺杂TiZrNb多主元合金及其制备方法。

背景技术

体心立方(BCC)难熔多主元合金具有优异的强度和高温稳定性，在航空航天领域耐高温结构材料领域具有极大的潜在应用价值。但其室温塑性差的本征特性使得BCC难熔多主元合金的潜在应用价值大打折扣。因此，通过成分设计和制备工艺优化进一步提高BCC难熔多主元合金本征塑性，对于其在航空航天领域的应用具有重要意义。

前人对BCC难熔多主元合金性能的改善主要集中于改变块体结构材料本身，通过添加Mo、W来提高其强度，使用Hf、Ta等贵重金属元素来提高其塑性，这种高浓度的合金化方法极大地增加了材料的成本。在不改变块体结构材料本身的情况下，通过晶界工程和间隙固溶强化来提高合金的强塑性具有重要意义，这也是当前国际研究热点。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种B掺杂TiZrNb多主元合金及其制备方法，所要解决的技术问题是使其塑性和强度显著提高，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：

一种B掺杂TiZrNb多主元合金的制备方法，其包括如下步骤：

(1)制备Zr/Nb中间合金锭：按预设成分配比称重，将锆原料和铌原料置于坩埚中，采用电弧熔炼制备Zr/Nb中间合金锭；

(2)制备Ti中间合金球：按预设成分配比称重，将钛原料置于坩埚中，采用电弧熔炼至光滑的Ti中间合金球；

(3)制备母合金锭：将TiB₂粉末用Nb箔包裹压实，与所述的Zr/Nb中间合金锭混合熔炼，再与所述的Ti中间合金球混合，反复通过电弧熔炼至成分均匀，得到母合金锭；

(4)制备合金板材：将所述的母合金锭通过电弧熔炼加热熔化，利用铜模铸造法浇铸成合金板材；

(5)制备B掺杂TiZrNb多主元合金：将所述的合金板材进行冷轧处理，确定变形量及轧制方向，通过退火处理，获得B掺杂TiZrNb多主元合金；

其中，所述的B掺杂TiZrNb多主元合金为再结晶晶粒组织，Ti、Zr和Nb的原子百分比为1:1:1；B掺杂TiZrNb多主元合金中，B的掺杂量以重量比计，为0.01～0.06％。

所述的B掺杂TiZrNb多主元合金的制备方法，步骤(1)-(3)中，先将真空腔室预抽至真空度10^-4～10⁴Pa，然后充入高纯氩气至真空表显示4×10⁴～8×10⁴Pa，再进行电弧熔炼，熔炼电流为300～500A。

所述的B掺杂TiZrNb多主元合金的制备方法，步骤(4)中，先将真空腔室预抽至真空度10^-4～10⁴Pa，然后充入高纯氩气至真空表显示4×10⁴～8×10⁴Pa，再对母合金锭进行电弧熔炼，熔炼电流为400～600A。