[发明专利]一种高强AlCoCrNiV高熵合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高强AlCoCrNiV高熵合金及其制备方法，包括如下原子百分比的金属元素：Al 11‑13％、Co 20‑24％、Cr 20‑24％、Ni 20‑24％、V 20‑24％；采用电弧熔炼方法制备；所获得的AlCoCrNiV高熵合金铸态及退火后的合金相均为单相BCC结构，具有较好的结构稳定性，且本发明高熵合金具有较高的硬度和强度。

技术领域

本发明涉及高熵合金技术领域，具体涉及一种高强AlCoCrNiV高熵合金及其制备方法。

背景技术

高熵合金(HEAs)被定义为由5个或5个以上的主元素组成的合金，每种金属元素的原子百分比都不超过35％，各种元素的排列趋于无序化，体系的混合熵很高，所以各组员混乱排列形成简单面心立方、体心立方晶体结构的合金或者非晶合金。高熵合金因高熵效应而形成超级固溶体，因晶格畸变存在强烈的强化作用，因迟滞扩散效应形成大量纳米尺度析出相，这些因素共同作用使其产生了不同于传统合金的结构特点，而结构影响性能，导致高熵合金具有一些独特的性质和性能。

迄今为止，已报道了大量的多元高熵合金。其中研究较多的高熵合金含有以下五种高频元素群：AlCrFeNi、CoCrFeNi、AlCoFeNi、AlCoCrNi和AlCoCrFe。简单的单相固溶体通常有利于力学性能的提高，而元素组成及配比将影响合金的微观结构。如何通过元素组成及配比之间的协调来获得力学性能较好的高熵合金是急需解决的技术问题之一。

发明内容

为了获得一种力学性能较好的高熵合金，而提供一种高强AlCoCrNiV高熵合金及其制备方法。本发明的AlCoCrNiV高熵合金具有单相BCC结构，热稳定性及力学性能均较好。

为了达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种高强AlCoCrNiV高熵合金，包括如下原子百分比的金属元素：Al 11-13％、Co20-24％、Cr 20-24％、Ni 20-24％、V 20-24％。

进一步地，所述高强AlCoCrNiV高熵合金，包括如下原子百分比的金属元素：Al12％、Co 21％、Cr 23％、Ni23％、V21％。

进一步地，所述高强AlCoCrNiV高熵合金，包括如下原子百分比的金属元素：Al12％、Co 22％、Cr 22％、Ni21％、V23％。

进一步地，所述高强AlCoCrNiV高熵合金，包括如下原子百分比的金属元素：Al11％、Co 22％、Cr 22％、Ni23％、V22％。

进一步地，所述金属元素为纯度均高于99.9wt％的金属单质Al、Co、Cr、Ni和V。

本发明另一方面提供上述高强AlCoCrNiV高熵合金的制备方法，包括如下过程：

(1)按照配比准备金属单质Al、Co、Cr、Ni和V以及金属钛块，对所述金属单质进行表面预处理后待用；

(2)将金属单质Al、Co、Cr、Ni和V置于一个水冷铜坩埚中，将金属钛块置于另一个水冷铜坩埚中，两个所述水冷铜坩埚均置于非自耗真空电弧熔炼炉的炉腔内，抽真空后反充惰性保护气体；

(3)在惰性保护气体下进行所述金属单质的电弧熔炼，所述电弧熔炼的过程中伴随电磁搅拌，冷却后，得到纽扣样品；对所述纽扣样品进行多次所述电弧熔炼的操作，每次进行电弧熔炼前将所述纽扣样品进行翻转；多次所述电弧熔炼结束后冷却，去除所述纽扣样品的表面氧化层，再重复一次所述电弧熔炼的操作，冷却后即得到高强AlCoCrNiV高熵合金。