[发明专利]一种非等原子比高熵合金半固态触变坯料的制备方法

说明书

一种非等原子比高熵合金半固态触变坯料的制备方法，涉及一种高熵合金半固态触变坯料的制备方法。本发明是要解决现有的高熵合金成形加工困难的技术问题。本发明通过真空悬浮熔炼法制备非等原子比高熵合金铸锭，切取一定尺寸的原始铸态合金在特定应变速率和温度下进行热加工变形得到中间坯料，将中间坯料放置在具有氩气保氛围保护的真空气氛电阻炉中进行等温热处理，将处理好的坯料快速转移到水中冷却，获得半固态触变坯料。本发明处理后半固态坯料内部晶粒细小，圆整度高，性能优良，本发明也有效降低中间坯料制备过程中的设备载荷。本发明为高熵合金的半固态触变成形提供了坯料制备的关键技术，促进高熵合金构件精密成形技术的应用。

技术领域

本发明涉及一种高熵合金半固态触变坯料的制备方法。

背景技术

高熵合金又称多组元高熵合金，它是由五种及五种以上等原子比或近等原子比的金属元素形成的熵值较高的合金。高熵合金作为一种新型的合金材料由叶均蔚在1995年首次提出，近些年得到了迅速的发展。与传统的合金材料相比，高熵合金具有高强度、高硬度、耐腐蚀、抗氧化性能等诸多优点，高熵合金以突出的性能正成为航空、航天、能源等领域极具应用前景的材料。高熵合金突出的高强度、高硬度特性也给它的成形加工带来了困难。高强度、高硬度限制了材料的热加工以及冷加工性，限制了高熵合金构件成形技术的发展。

半固态成形技术是一种复合液态成形和固态成形的金属精密成形技术，能实现复杂结构件的近净成形，同时又能使成形构件具有优良的组织性能。半固态成形技术分为流变成形和触变成形两条技术路线。相比于流变成形，触变成形技术能够克服高熔点合金浆料搅拌设备的选用问题，能防止坯料污染，且易于转移。同时利用金属材料在固液共存区间的触变性进行成形能够有效提高难成形材料的成形加工性能。将半固态成形触变技术引入高熵合金的成形，能够推动高熵合金构件成形方法的发展，同时也拓宽了半固态技术的应用材料范围。而半固态触变成形坯料的制备是半固态触变成形技术应用的关键。

发明内容

本发明是要解决现有的高熵合金成形加工困难的技术问题，而提供一种非等原子比高熵合金半固态触变坯料的制备方法。

本发明的非等原子比高熵合金半固态触变坯料的制备方法是按以下步骤进行的：

一、铸态CoCrCu_1.2FeNi高熵合金原料的制备：

将Co块体、Cr块体、Cu块体、Fe块体和Ni块体按照1:1:1.2:1:1的原子摩尔比进行混合后放入真空悬浮炉熔炼中的水冷铜坩埚中进行熔炼；

所述的熔炼的工艺为：在真空环境下从室温升温至1550℃～1555℃并保温30min～45min进行熔炼，再升温至1650℃～1655℃并保温30min～45min进行精炼，自然冷却至室温；

反复进行5次～6次熔炼使得合金化学成分均匀，熔炼完成后在预热好的钢模中浇注成形，得到圆柱形铸锭；所述的钢膜的预热温度为200℃～300℃，钢膜的内腔为圆柱形结构；

二、半固态温区测定：利用差示量热扫描技术测试合金从室温到1500℃的热流曲线确定非原子比CoCrCu_1.2FeNi高熵合金的半固态温度区间T_S→T_L，利用积分法计算出该温度区间液相率和温度的关系；

三、热变形工艺制备中间坯料：

根据实际需要的半固态坯料尺寸，先在步骤一制备的圆柱形铸锭中切取特定尺寸的圆柱锭料，将锭料放在电阻炉中加热至800℃～900℃并保温5min，然后将铸锭转移到压力机砧板上进行热压缩变形，转移时间小于3s，砧板需要预热到300℃～350℃，变形的应变速率控制在0.1s^-1～1s^-1，压缩量为50％，得到鼓形中间坯料，将鼓形中间坯料切割成所需形状的预制坯料；