[发明专利]一种热处理态下高强韧性的CoCrNi2

说明书

本发明提供了一种热处理态下高强韧性的CoCrNi₂(V₂B)x共晶高熵合金及其制备方法，所述共晶高熵合金的其通式为CoCrNi₂(V₂B)x，其中0.3≤x≤0.5。本发明通过固定V和B的比例为2：1，来整体调整(V₂B)在CoCrNi₂合金中的含量x，最终设计并制备出不同成分的含有共晶组织的CoCrNi₂(V₂B)x高熵合金。其中，0.3≤x0.45时为亚共晶高熵合金成分；x＝0.45时为完全共晶高熵合金成分；0.45x≤0.5时为过共晶高熵合金成分。本发明共晶高熵合金通过热处理之后，展现出高的拉伸强度和好的断裂延伸率，因此在工程结构领域存在广阔地应用前景。

技术领域

本发明涉及高熵合金技术，尤其涉及一种热处理态下高强韧性的 CoCrNi₂(V₂B)x共晶高熵合金及其制备方法。

背景技术

传统二元共晶合金，例如，Al-Si、Ti-Si、Al-Cu和Fe-C等，因其优异的铸态流动性、均匀的组织结构和极少的铸造缺陷等优势，在车辆工程，军舰潜艇及航空航天等领域的关键复杂零部件上得到广泛应用。共晶合金不仅能够实现复杂结构零部件的一体成型，节省了机加工和连接工艺的繁琐步骤，而且还能够保证复杂结构零部件各个部位的成分、组织和性能均一，增加了材料服役的安全可靠性。无论如何，传统二元共晶合金，较低的力学性能(例如Al-Si共晶，抗拉强度和断裂延伸率仅仅为350MPa和5％左右)，限制了其在更加严峻服役条件下的工程应用。

为了解决上述问题，2014年卢一平等人提出了共晶高熵合金的概念，并成功设计出由面心立方无序固溶体相和B2相所组成的AlCoCrFeNi_2.1共晶高熵合金成分。一方面，该共晶高熵合金，通过软的面心立方无序固溶体相提供了合金的塑性和硬的B2相增强了合金的强度，从而使得该合金展现出高的拉伸强度和好的断裂韧性；另一方面，通过共晶反应，改善了该合金的铸造流动性和成分偏析等问题。近几年来，共晶高熵合金的体系得到了快速地发展与壮大。就目前已报道的共晶高熵合金的力学性能而言，绝大部分共晶高熵合金体系仅在压缩过程中呈现出好的强度和塑性匹配，具有优异拉伸强韧性的共晶高熵合金体系仍寥寥无几。因此具有优异拉伸强韧性的新共晶高熵合金体系的设计仍然面临着巨大挑战。除此之外，目前，共晶高熵合金的研究主要集中在铸态下，而对其热处理工艺研究较少。热处理工艺作为合金性能优化的手段之一，对共晶高熵合金微观结构和力学性能的影响演变也是值得探究的一个方向。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前具有优异拉伸强韧性的新共晶高熵合金体系的设计仍然面临着巨大挑战的问题，提出一种热处理态下高强韧性的 CoCrNi₂(V₂B)x共晶高熵合金，该共晶高熵合金系展现出优异的拉伸强度和良好的断裂韧性，因此在工程应用领域具有广阔的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种热处理态下高强韧性的CoCrNi₂(V₂B)x共晶高熵合金，其通式为CoCrNi₂(V₂B)x，其中0.3≤x≤0.5。

进一步地，0.3≤x0.45时，所述高熵合金为亚共晶高熵合金成分；x＝0.45 时，所述高熵合金为完全共晶高熵合金成分；0.45x≤0.5时，所述高熵合金为过共晶高熵合金成分。

本发明的另一个目的还公开了一种热处理态下高强韧性的 CoCrNi₂(V₂B)x共晶高熵合金的制备方法，包括以下步骤：