[发明专利]一种电脉冲处理增强高熵合金硬度的方法

说明书

本发明涉及一种电脉冲处理增强高熵合金硬度的方法，属于合金材料强韧化处理技术领域。所述方法如下：将Al_0.1CoCrFeNi高熵合金进行电脉冲处理，电脉冲处理的次数为5次～20次，单次电脉冲处理的时间为0.1s～1s，相邻两次电脉冲处理的时间间隔为10s～60s，电脉冲处理的电流密度为10A/mm²～100A/mm²，且每一次电脉冲处理的电流密度相同，电脉冲处理结束后，将处理后的Al_0.1CoCrFeNi高熵合金自然冷却，得到电脉冲处理后的Al_0.1CoCrFeNi高熵合金。所述方法具有短时、高效以及绿色的特点，能够增强Al_0.1CoCrFeNi高熵合金的硬度。

技术领域

本发明涉及一种电脉冲处理增强高熵合金硬度的方法，具体涉及一种电脉冲处理增强Al_0.1CoCrFeNi高熵合金硬度的方法，属于合金材料强韧化处理技术领域。

背景技术

近年来，在多组元合金设计思路指导下，研究者们通过改变和调制合金体系的“构型熵”，发现了兼具“结构无序”和“化学无序”新型金属材料——高熵合金。热力学上，高熵合金具有更低的吉布斯自由能，因此表现出较高的相和组织稳定性。由于结构的晶格畸变效应，高熵合金在动力学方面又表现出扩散缓慢或迟滞的特性。在性能方面，高熵合金也表现出优于常规金属材料的抗压强度、韧性和热稳定性。综上所述，高熵合金独特的合金设计理念和显著的高混合熵效应，使其形成的高熵合金固溶体合金具有巨大的潜在应用价值，有望用于耐热和耐磨涂层、模具内衬、硬质合金和高温合金等领域。

目前，Al_0.1CoCrFeNi属于被广泛研究的高熵合金体系之一，研究表明Al_0.1CoCrFeNi在高温和低温下均是简单面心立方结构(Face-Centered Cubic，FCC)的单相固溶体，具有优异的结构稳定性。此外，Al_0.1CoCrFeNi高熵合金还表现出高冲击韧性、高抗拉强度和高塑性的优异力学性能。但是，和其他FCC高熵合金类似，Al_0.1CoCrFeNi高熵合金的不足之处在于其硬度低，进而影响其在实际场景中的应用。

为了改善Al_0.1CoCrFeNi高熵合金的硬度低的问题，可以采用传统的热处理进行处理，传统的热处理一般是在加热炉中通过热传导或热辐射对合金试样升温处理。然而，传统的热处理所需的处理时间长、能耗大。另外，在长时间的加热和冷却过程中，常常伴随着大量的能量损失。所以，传统的热处理过程并不是一个节能、高效的过程。因此优化合金材料的加工工艺、提升处理过程的能源利用率亟需得到解决。

电脉冲处理作为一种瞬时高能输入技术，可以改善合金的显微组织，进而提升合金的性能，并且电脉冲处理还具有高效经济、节能环保的优点。

在电脉冲处理过程中，脉冲电流引起的焦耳热效应、电迁移效应(带电粒子或空穴在电场作用下的定向运动)、趋肤效应(高频电流在通过导体时，其电流密度在横截面方向分布不均匀的现象)、电子风效应(大量快速运动的自由电子与原子剧烈碰撞产生的动量)以及热压应力(由于材料内部温升和热膨胀不同步而引起的应力)都会对材料组织产生巨大的影响。因此，由高密度脉冲电流引发的电、热、力三场耦合效应可以使合金材料的组织和性能在微秒或毫秒量级的时间内得到快速的改善和提高，即可通过调整电脉冲的能量输入有效地控制合金的组织，进而实现合金性能的调控。

为了解决传统热处理生产周期长、生产成本高且能源利用率低的问题，利用电脉冲处理Al_0.1CoCrFeNi高熵合金并增强其硬度的方法，目前尚未见相关报道。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电脉冲处理增强高熵合金硬度的方法，具体的，提供一种电脉冲处理增强Al_0.1CoCrFeNi高熵合金硬度的方法，所述方法具有短时、高效以及绿色的特点，能够增强Al_0.1CoCrFeNi高熵合金的硬度。