[发明专利]轻质难熔高熵合金的成分配方及制备工艺

说明书

本申请公开一种轻质难熔高熵合金的成分配方及制备工艺，所述合金配方包含Nb、Ti、V、Zr和Mo元素，且元素间的摩尔比例为Nb:Ti:V:Zr:Mo=1:3:2:1:0.1。合金原料由Nb、Ti、V、Zr、Mo元素组成并置入真空电弧熔炼炉进行熔炼且处于预设气氛状态下进行熔炼；采用铜模吸铸法将溶体吸入至一个预设板状水冷铜模以获得合金产物；将所述合金产物置入以真空热处理炉，在第一预设温度下进行均质化处理第一预设时长；对经过均质化处理的合金产物进行若干次冷轧处理，以得到终轧厚度的轧后产物；将所述合金产物置入以真空热处理炉，在第二预设温度下进行退火处理第二预设时长。本发明的有益之处在于提供了一种能获得优异性能的轻质难熔高熵合金的新配方和相应制备、处理工艺。

技术领域

本发明涉及一种合金的成分配方及制备工艺，具体涉及一种难熔高熵合金的成分配方及制备工艺。

背景技术

金属材料作为工程结构材料广泛应用于社会的各行各业中。但随着科技的迅猛发展，对金属材料的要求也随之提高，需要更优异的性能，更高的可靠性和低的成本。传统合金基于单一主元并进行微合金化的思路限制了合金性能发展的更多可能性。从而，高熵合金的提出打破了传统合金的尴尬处境。高熵合金多主元的合金设计思路，使得合金在结构和性能上具有更多的可能性。目前，所发现的高熵合金具有高强度、高韧性、优异的耐疲劳性能、优良的耐蚀性能以及良好的热稳定性等特点。

难熔高熵合金作为众多高熵合金中的一支，有着高强度、高的高温强度等特点，在高温材料领域有着巨大的应用价值。但是这类合金也存在一些不足之处，比如这类合金通常不具有拉伸塑性或者拉伸塑性相对较差，例如NbMoTaW、NbMoTaWV、NbMoTaWTi等具有相对较差的塑性变形能力。这种不足在很大程度上会限制此类合金的工程应用范围。这类合金通常具有较高的密度以及较高的成本，比如HfNbTiZr、HfNbTaTiZr等，合金的密度大约10g/cm³，并由于组成元素Hf、Ta、Nb等具有相对较高价格，因而此类合金成本相对较高。

针对难熔高熵存在的这些问题，有一些研究人员通过添加Al、Si、C等轻质元素进行合金的改性，虽然密度和成本有所降低，但同时合金的拉伸塑性也会急剧降低。因而，难熔高熵合金发展至今，仍存在这些相对棘手的问题。如何获得具有拉伸塑性且具有相对低密度、低成本、高强度的难熔高熵合金是现在所迫切需求的。

发明内容

一种轻质难熔高熵合金的成分配方及制备工艺，所述制备方法包括如下步骤：按照预设的质量份准备合金原料，所述合金原料由Nb、Ti、V、Zr元素组成；将所述合金原料置入真空电弧熔炼炉进行熔炼，在进行熔炼时，所述真空电弧熔炼炉处于预设气氛状态下进行熔炼；采用铜模吸铸法将溶体吸入至一个预设板状水冷铜模以获得合金产物；将所述合金产物置入以真空热处理炉，在第一预设温度下进行均质化处理第一预设时长；对经过均质化处理的合金产物进行若干次冷轧处理，以得到终轧厚度的轧后产物；将所述合金产物置入以真空热处理炉，在第二预设温度下进行退火处理第二预设时长；其中，所述合金原料的预设质量分数的取值范围为：Nb：20至22；Ti：32至34；V：22至24；Zr：20至22；Mo：0至5。

进一步地，所述合金原料的元素按照原子比的配比为Nb:Ti:V:Zr:Mo=1:3:2:1:0.1。

进一步地，所述第一预设温度的取值范围为1000℃至1300℃。

进一步地，所述第一预设时长的取值范围为3小时至5小时。

进一步地，所述第二预设温度的取值范围为700℃至900℃。

进一步地，所述第二预设时长的取值范围为0.5小时至1.5小时。

进一步地，所述预设气氛为氩气气氛。

进一步地，所述合金原料在所述真空电弧熔炼炉中经过若干次熔炼。

本发明的有益之处在于：