[发明专利]一种四元共晶高熵合金及其制备方法

说明书

本发明属于高熵合金技术领域，特别涉及一种四元共晶高熵合金及其制备方法。本发明提供的四元共晶高熵合金，包括以下元素：Al、Cr、Fe和Ni；所述Al、Cr、Fe和Ni的摩尔比为(1.72～1.78)：(0.8～1.1)：(0.8～1.1)：(0.8～1.1)；所述四元共晶高熵合金的相包括Cr‑Fe体心立方相和NiAl‑B2相。本发明提供的四元共晶高熵合金中Al元素含量高，触发钉扎效应，提高了合金的强度；Cr‑Fe的体心立方相和NiAl‑B2相的双强化相组合形成迷宫状织构，提高了四元共晶高熵合金的强度，而且Cr‑Fe体心立方相和NiAl‑B2相相互交叉排列组合，产生大量的晶界，提高了合金的延展性。

技术领域

本发明属于高熵合金技术领域，特别涉及一种四元共晶高熵合金及其制备方法。

背景技术

面心立方相和体心立方相是高熵合金中的最为常见的相，单一面心立方结构表现出高延展性，单一体心立方结构可以通过牺牲其断裂应变来优化强度，调控合金系统内体心立方和面心立方含量以期达到强塑性匹配的高熵合金被广泛研究。然而，在高熵合金中，通过调控合金体系内部不同相含量的方法来平衡强度和延展性是十分困难的；同时，大多数高熵合金由于不同相间存在不同凝固温度而导致的一定程度的成分偏析。

双相的共晶高熵合金具有均匀的组织晶粒，可以保证其延展性，相对有序的晶粒相互交错排列可以保证其强度；同时，共晶反应是一个等温转变的过程，因此不会存在凝固温度区间，也就从一定程度上降低了合金系统内部的元素偏析。

目前通过添加适当的稀土元素以及改变合金中的元素占比，可以获得共晶高熵合金，例如“Z.Lei,X.Liu,Y.Wu,H.Wang,S.Jiang,S.Wang,X.Hui,Y.Wu,B.Gault,P.Kontis,Enhanced strength and ductility in a high-entropy alloy via ordered oxygencomplexes[J],Nature,2018,563(7732):546-550.”、“Wani I S,Bhattacharjee T,SheikhS,et al.Ultrafine-GrainedAlCoCrFeNi2.1 EutecticHigh-EntropyAlloy[J].MaterialsResearch Letters,2016:1-6.”、“M.Asoushe,A.Z.Hanzaki,H.Abedi,B.Mirshekari,T.Wegener,S.Sajadifar,T.Niendorf,Thermal stability,microstructure and textureevolution of thermomechanical processed AlCoCrFeNi2.1 eutectic high entropyalloy[J],Materials Science and Engineering:A,2021,799:140012.”以及“L.J.Santodonato,Y.Zhang,M.Feygenson,C.M.Parish,M.C.Gao,R.J.Weber,J.C.Neuefeind,Z.Tang,P.K.Liaw,Deviation from high-entropy configurations inthe atomic distributions ofa multi-principal-element alloy[J],Naturecommunications,2015,6(1):1-13.”，以上技术方案在理论上是可以不改变原有合金体系的基础上析出金属间化合物，但添加稀土元素或者昂贵金属原材料(如Co)且昂贵材料占比较高，虽然可以形成共晶结构，但是成本过高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种四元共晶高熵合金及其制备方法，本发明提供的四元共晶高熵合金不含稀土等昂贵元素，价廉的铝元素含量高，具有强度高、延展性优异的特点。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种四元共晶高熵合金，包括以下元素：Al、Cr、Fe和Ni；