[发明专利]一种镍铝钼铬钒铁共晶系高熵合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种镍铝钼铬钒铁共晶系高熵合金，按照原子百分比为NiAl‑(Mo_xCr_xV_xFe_x)_4x(9≤x≤11)，其中，Ni、Al为等原子比；本发明还公开了该共晶系高熵合金的制备方法，具体为，按照原子比称取各原料，对原料表面进行预处理，置于电弧熔炼炉中进行熔炼得到镍铝钼铬钒铁共晶系高熵合金，本发明的共晶高熵合金同时具有较高的强度及较好的塑性，明显具有更好的力学性能。

技术领域

本发明属于共晶高熵合金技术领域，涉及一种镍铝钼铬钒铁共晶系高熵合金，本发明还涉及上述共晶系高熵合金的制备方法。

背景技术

NiAl金属间化合物由于其密度低(5.86g/cm3)、热导率高(70～80W/m·k)、熔点高(1638℃)、抗氧化性能优异等优点在航空发动机等领域具有广阔的应用前景，被认为是下一代理想的高温结构材料。然而，其室温脆性(4-6MPa·m^1/2)以及高温强度低限制了其在航空等领域的应用。

通过合金化引入第二相是提高其性能的主要方法之一，例如向NiAl中单一添加Mo、Cr、V、Fe、Nb、Ta、和W等元素分别形成了NiAl-Mo、NiAl-Cr、NiAl-V、NiAl-Fe、NiAl-Nb、NiAl-Ta、NiAl-W两相共晶合金，也有同时添加两个元素的，如添加Cr/Mo、Cr/Ta等形成NiAl-Cr(Mo)两相共晶或NiAl-Cr-Ta三相共晶，但是均很难同时拥有较高的韧性和强度。

发明内容

本发明的目的是提供一种镍铝钼铬钒铁共晶系高熵合金，解决了现有技术中存在的NiAl金属间化合物不能同时具有较高韧性和强度的问题。

本发明的另一目的是提供上述共晶系高熵合金的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，一种镍铝钼铬钒铁共晶系高熵合金，按照原子百分比为NiAl-(Mo_xCr_xV_xFe_x)_4x，9≤x≤11，其中，Ni、Al为等原子比。

本发明所采用的另一种技术方案是，一种镍铝钼铬钒铁共晶系高熵合金的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、按照NiAl-(Mo_xCr_xV_xFe_x)_4x，9≤x≤11的原子百分比分别称取Ni块、Al棒、Cr片、Mo丝、V块和Fe棒，其中Ni、Al为等原子比，并对Al的补偿量进行计算，Al的质量补偿为1wt％；

步骤2、对步骤1称取的Ni块、Al棒、Mo丝和Fe棒的表面进行预处理；

步骤3、将经过步骤2处理的Ni块、Al棒、Cr片、Mo丝、V块和Fe棒按照熔点由低至高从下往上依次放置于水冷铜坩埚中，然后置于电弧熔炼炉中进行熔炼得到镍铝钼铬钒铁共晶系高熵合金。

本发明另一技术方案的特点还在于：

步骤1中称取的Ni块、Al棒、Cr片、Mo丝、V块和Fe棒的纯度均不小于99.9％。

步骤2具体为，采用砂轮机先对Ni块和Fe块进行打磨，再用80#-1000#砂纸精细打磨去除氧化皮；采用80#-1000#砂纸对Al块和Mo丝进行精细打磨去除氧化皮，并超声波清洗15-30min。

步骤3中熔炼具体按照以下步骤实施：

步骤3.1、先将电弧熔炼炉的工作腔抽真空至6.9×10^-3Pa～6.0×10^-3Pa，再通入纯度为99.99％的高纯氩气作为保护气体，当炉内压强达到-0.06～-0.05MPa时停止充气；

步骤3.2、进行初次熔炼；