[发明专利]一种CuCrFeCoNixTi高熵合金薄带的制备方法

说明书

本发明公开了一种CuCrFeCoNixTi高熵合金薄带的制备方法，具体制备方法为：各元素按照原子百分比设计高熵合金成分，并计算混合熵、混合焓等参量；按照不同摩尔比称量Cr、Co、Fe、Ti、Cu和Ni块状材料清洗干净；将原材料按熔点高低由上而下置于真空电弧熔炼炉中熔炼均匀，获得成分均匀具有简单固溶体相结构的高熵合金；高熵合金锭重熔后采用单辊快速凝固‑甩带法制备高熵合金薄带，薄带厚度5～100μm。本发明制备的合金成本低廉，工艺简单易于实现，熔炼周期短，获得的合金薄带组织更均匀细小，具有简单的固溶体相的特征，可应用于异质材料扩散连接用的合金夹层，是一种极具发展潜力的高熵合金薄带制备方法。

技术领域

本发明属于高熵合金制备技术领域，具体涉及一种CuCrFeCoNixTi高熵合金薄带的制备方法。

背景技术

随着国防科技、武器装备对高强度高可靠性功能和结构一体化异质复合材料的迫切需求，异质合金添加中层高熵合金夹层的连接技术越来越广泛，例如铜/CoCrFeMnNi/304不锈钢，铝/Al_0.5FeCoCrNi/铁，SiC/CoFeCrNiCu/SiC的连接等。由于异质合金连接中物理化学、力学性能不匹配，而且在异质合金接头中产生的金属间化合物都是硬而脆的中间相，这些直接影响两种异质材料的界面力学性能。因此形成良好的冶金结合接头，是提高异质材料连接使用性能的前提，也是异质材料连接中界面工程的主要研究领域。目前改善异质材料连接界面结合问题常用的手段是在异质材料结合面处添加与两种材料实现良好冶金结合的合金夹层。

高熵合金拥有许多传统合金所不具有的优异特性，比如高硬度、耐高温氧化、耐磨耐温耐蚀性能。同时，高熵合金所具有的高熵效应可抑制脆性金属间化合物相，促进元素间混合形成简单的体心立方或面心立方结构甚至非晶质，可作为异质材料扩散冶金连接的过渡层。因此，在异质合金结合面引入CuCrFeCoNixTi高熵合金过渡层，可以通过合金扩散技术使异质材料界面实现合金化，同时抑制界面脆性金属间化合物相的生成，从而大幅度提高结合界面的强度、硬度、耐高温氧化、耐磨耐温耐蚀等性能。然而目前关于高熵合金作为异质材料连接的过渡层的研究较少，因此，研究具有良好性能的高熵合金薄带，为今后将高熵合金薄带引入异质材料的连接提供实验依据和技术支撑，以及加快推进高熵合金的实际应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种CuCrFeCoNixTi高熵合金薄带的制备方法，使其应用于异质材料连接的过渡层。

本发明所采用的技术方案是，一种CuCrFeCoNixTi高熵合金薄带的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1，高熵合金成分设计

根据Cu、Cr、Co、Fe、Ni、Ti各元素原子百分比设计高熵合金，并计算高熵合金的混合熵、混合焓、综合原子半径差、电负性；

步骤2，材料的称量与清洗

根据步骤1的设计按照不同摩尔比称量Cu、Cr、Co、Fe、Ni、Ti块状材料，打磨去掉氧化皮并清洗；

步骤3，真空电弧熔炼

将步骤2清洗后的原材料按熔点高低Cr、Ti、Fe、Co、Ni、Cu依次由上而下置于真空电弧熔炼炉中熔炼均匀即得到CuCrFeCoNixTi高熵合金；

步骤4，高熵合金薄带的制备

取步骤3中熔炼好的CuCrFeCoNixTi高熵合金锭进行重熔，然后用单辊急冷快速凝固装置制备高熵合金薄带。

本发明的特点还在于，

步骤1中各元素按照原子百分比：Ti为5％～35％、Fe为5％～25％、Ni为5％～20％、Cu为5％～25％、Cr为5％～35％、Co为5％～25％，以上元素的原子百分比之和为100％；