[发明专利]一种轻型硬质CoCrAlSiNi高熵合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种轻型硬质CoCrAlSiNi高熵合金及其制备方法，所述轻型硬质CoCrAlSiNi高熵合金由Co、Cr、Al、Si与Ni组成，进一步限定Co：Cr：Al：Si：Ni的原子比为(0.1～1):(0.5～1):(0.5～2):(0.1～1):(0.5～1.5)，使得CoCrAlSiNi系高熵合金具有晶体结构简单、组织均匀、密度较低、硬度较高等优点，并具有良好的力学性能和热稳定性，属于一种新型的轻型硬质高熵合金，可以在航空航天、船舶、军工、切削刀具以及生物科技等领域发挥重要的作用，而且，本发明所述制备方法具有成本低廉、操作简单、易于工业化生产等优点。

技术领域

本发明涉及金属材料制备技术领域，尤其涉及高熵合金技术领域，具体涉及一种轻型硬质CoCrAlSiNi高熵合金及其制备方法。

背景技术

高熵合金由至少5种以上的金属元素构成，且每种金属元素原子百分比介于5％～35％。相比传统合金，高熵合金由于具有高熵效应、迟滞扩散效应、晶格畸变效应以及鸡尾酒效应等，因而具有更高的强度、硬度、耐磨、耐腐蚀和热稳定性能。高熵合金的设计理念突破了传统观念的限制，从而成为在材料科学和凝聚态物理领域中一个新的研究热点。

高熵合金由近似或等摩尔比的至少5种以上金属元素经熔融、烧结等方法均匀混合而成的具有金属特性的材料，其独特的组成成分及微观结构赋予了高熵合金许多比传统合金材料更加优异的特性。现有的高熵合金的常见制备方法有真空熔炼法、机械合金化法、激光3D打印法等。

现有技术公开了一些不同合金体系的高熵合金，例如CN109913673A公开了一种耐熔铝腐蚀的高熵合金及其制备方法，所述高熵合金的金属元素为Al、Co、Cr、Fe及Ni等，通过真空电弧炉熔炼制备AlCoCrFeNi高熵合金后，将AlCoCrFeNi高熵合金放入氧化炉中保温氧化后随炉冷却，从而提高AlCoCrFeNi高熵合金的耐铝液腐蚀性能，得到一种耐蚀性良好的高熵合金。

CN112553488A公开了一种CrAlNbTiVZr高熵合金材料及其制备方法，所述高熵合金的金属元素为Cr、Al、Nb、Ti、V及Zr等，通过真空电弧炉制备CrAlNbTiVZr高熵合金后，对铸态高熵合金进行980-1100℃保温热处理后以得到含有弥散分布的第二相存在的耐高温性能优异的高熵合金。

CN113061794A公开了一种双相双共格异质结构轻质高熵合金设计及其制备方法，所述高熵合金的金属元素为Al、Ti、V、Cu、Zn和Cr等，其中，Al元素含量占比约为40～60％，TiV化合物占比25～40％，其他元素比例可调整，通过磁悬浮感应熔炼直接制备机械性能良好的轻质高熵合金。

CN109402482A公开了一种兼具高强度和高塑性的轻质高熵合金及其制备方法，所述高熵合金的金属元素为Ti、Zr、V、Nb等，通过调控各元素的含量，采用非自耗型真空电弧熔炼炉以制备密度低强度大的高熵合金。

然而，关于高熵合金的现有研究仍具有一定的局限性，上述对于轻质高熵合金的研究仍存在许多难以解决的根本问题，如原材料成本高、制备工艺复杂、产生毒害废料等问题。为拓宽高熵合金的研究范围，为解决新型轻型硬质高熵合金种类少、制备方法不完全等现状，目前亟需开发一种轻型硬质CoCrAlSiNi高熵合金及其制备方法，一方面，轻型硬质CoCrAlSiNi高熵合金具有晶体结构简单、组织均匀、密度较低、硬度较高等优点，并具有良好的力学性能和热稳定性，可以在航空航天、船舶、军工、切削刀具以及生物科技等领域发挥重要的作用，另一方面，轻型硬质CoCrAlSiNi高熵合金的制备方法具有成本低廉、操作简单、易于工业化生产等优点。

发明内容