[发明专利]一种轻质难熔耐高温共晶高熵合金及其制备方法

权利要求书

1.一种轻质难熔耐高温共晶高熵合金，其特征在于，所述轻质难熔耐高温共晶高熵合金的化学成分表达式为V_aNb_bM_cSi_d，所述M为Ti和Al，同时还包括Zr、Ta、Mo、Cr中的一种或多种元素，化学表达式中的a、b、c、d分别代表对应元素的摩尔百分比，其中，a＝30～40，b＝27～35，c＝10～25，d＝12～17，a+b+c+d=100；

所述轻质难熔耐高温共晶高熵合金包括体心立方结构的VNbM固溶体相与四方或六方结构的(VNbM)₅Si₃有序化合物相组成层片状共晶组织，层片间距小于1微米。

2.根据权利要求1所述的轻质难熔耐高温共晶高熵合金，其特征在于，所述的轻质难熔耐高温共晶高熵合金的密度5.5~7.5 g/cm³，室温的压缩屈服强度≥1500 MPa，在800 ℃的压缩屈服强度为1200~1400 MPa，900 ℃的压缩屈服强度为900~1150 MPa，1000℃的压缩屈服强度为450~560 MPa。

3.一种如权利要求1-2任意一项所述的轻质难熔耐高温共晶高熵合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

步骤S1：按照轻质难熔耐高温共晶高熵合金的元素比例称取构成合金的冶炼原料金属，各个冶炼原料金属的纯度均高于99.95%；

步骤S2：将称取好的冶炼原料金属加入真空电弧炉内，按照熔点高低依次放置，其中，熔点高的冶炼原料金属放置于上层，覆盖于熔点低的冶炼原料金属上；

步骤S3：将真空电弧炉内的各个冶炼原料金属熔炼，以获得最终的轻质难熔耐高温共晶高熵合金。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中，采用纯度超过99.95%以上的冶炼原料金属时，在去除冶炼原料金属的氧化皮后用天平准确称量。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S3中，具体包括如下步骤：

步骤S31：熔炼前，先将纯Ti块熔化用于吸收炉体内的残余氧，再熔化配好的冶炼原料金属；

步骤S32：熔炼时，先用小电弧将位于真空电弧炉上层的熔点高的冶炼原料金属烧红，然后将电流调大，以使上层的熔点高的冶炼原料金属熔化后和下层的熔点低的冶炼原料金属熔融在一起，使用机械手将熔融在一起并凝固的合金物体翻转至于水平呈一定夹角，反复多次后获得所需的合金锭；

步骤S33：将合金锭放置于吸铸的坩埚上，坩埚下方为方柱形水冷铜模具，以使得吸铸过程中凝固速率为800~1000 K/s。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S32中，翻转时的夹角为20°~50°，反复熔炼至少五次以上。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S33中，吸铸过程时，首先放入纯Ti熔化，随后将电弧对准放置好的合金锭，迅速调大电流并观察合金的熔融状态，待到全部熔化后，按下吸铸系统控制按钮将合金吸铸到方形模具中，获得吸铸好的样品。