[发明专利]利用脉冲电流技术提升公斤级AlCoCrFeNi2.1

说明书

本发明提供了一种利用脉冲电流技术提升公斤级AlCoCrFeNi_2.1共晶高熵合金力学性能的方法，其特征在于，通过真空中频感应熔炼炉对Al、Co、Cr、Fe、Ni金属进行熔炼，金属完全融化并让合金元素彻底均匀分布，在合金溶体凝固过程中加以脉冲电流实现对公斤级AlCoCrFeNi_2.1共晶高熵合金的组织结构和力学性能的调控。利用脉冲电流技术改善AlCoCrFeNi_2.1共晶高熵合金的组织形貌、从而提高其力学性能的方法，简单高效、清洁环保，具有作用时间短、输入能量高、可精确控制的特点，有望大规模投入生产。

技术领域

本发明涉及一种提升AlCoCrFeNi_2.1共晶高熵合金组织结构与力学性能的方法，尤其涉及利用脉冲电流处理调控及改善AlCoCrFeNi_2.1共晶高熵合金组织结构与力学性能的方法。

背景技术

多主元高熵合金，又称高熵合金，它打破了传统合金的设计框架，与传统合金不同，是以多种元素(一般由5-13种元素)为主要组成元素。高熵合金独特的高熵效应、迟缓扩散效应、晶格畸变效应以及鸡尾酒效应使其具有许多理想的性质，如高的强度/硬度、良好的耐磨性、好的耐腐蚀性、良好的高温稳定性、良好的导电/导热性能和磁性能等，这使得高熵合金具有多元化的应用前景，有望在核电站、海水建筑、超硬工具、模具以及涂层等领域替代传统材料。其中，共晶高熵合金兼具高熵合金和共晶合金特性可有效解决固溶体高熵合金铸造性能差、易于偏析等问题，一定程度上也缓解了单相固溶体高熵合金综合力学性能不足的问题，展现了高强、高韧等力学性能，成为应用到工业生产中最具潜力的高熵合金。目前，具有面心立方结构和有序体心立方结构的AlCoCrFeNi_2.1共晶高熵合金被广泛的研究。研究表明： AlCoCrFeNi_2.1共晶高熵合金展现了优越的综合性能，室温下工程拉伸强度为1000±50MPa，延伸率为18±2％，优于大多数高熵合金和传统合金。此外，此合金在铸造过程中具有较好的流动性，可成功制备出大尺寸铸锭(2.5kg)，且铸锭组织均匀无偏析。为推动共晶高熵合金走向工业化应用，需进一步提升该合金的综合力学性能。

通过脉冲电流控制合金凝固成形过程是调节合金组织结构的一种重要手段，也是进一步提升共晶合金综合力学性能的重要途径之一。通过脉冲电流处理可以细化合金凝固组织、促进扩散、改变合金凝固过程中溶质再分配，进而提升共晶高熵合金的力学性能。此外，电场技术具有能量密度高、清洁、可精确控制等优点。目前，对AlCoCrFeNi_2.1共晶高熵合金性能的改进大多采用添加孕育剂和热机械处理方法，而通过脉冲电流处理进行公斤级AlCoCrFeNi_2.1共晶高熵合金凝固组织调控，进而提升其力学性能的研究尚未报道，尤其是如何精确调控共晶高熵合金凝固组织，进一步提升共晶高熵合金实现强度与塑性、韧性指标的合理配置，已成为所亟待解决的关键问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种提高AlCoCrFeNi_2.1共晶高熵合金力学性能的方法，具体是通过不同脉冲电流处理工艺实现公斤级AlCoCrFeNi_2.1共晶高熵合金组织结构调控，尤其是提高该共晶高熵合金的力学性能。采用的技术方案如下：

利用脉冲电流技术提升公斤级AlCoCrFeNi_2.1共晶高熵合金力学性能的方法，其特征在于，通过真空中频感应熔炼炉对Al、Co、Cr、Fe、Ni金属进行熔炼，金属完全融化并让合金元素彻底均匀分布，在合金溶体凝固过程中加以脉冲电流实现对公斤级AlCoCrFeNi_2.1共晶高熵合金的组织结构和力学性能的调控。

优选的，所述方法具体包括以下步骤：