[发明专利]一种CoCrFeMnNiAl高熵合金及制备方法

说明书

一种CoCrFeMnNiAl高熵合金及制备方法，按原子百分比计，其组分为：Co 27~29，Cr 17~18，Fe 15~19，Mn 4~1，Ni 23~29，Al 7~10。方法的步骤为：步骤（1）按预设比例称取反应物料，将反应物料置于行星球磨机中球磨；步骤（2）把球磨好的反应物料在压力机上压成饼状坯；步骤（3）将饼状坯放入反应釜中，把引燃剂置于坯体上，充入保护气体洗气后，再充入保护气体保压，继续升温至体系发生自蔓延反应，得到母材合金；步骤（4）将母材合金进行真空感应二次熔炼，得到铸锭；步骤（5）将铸锭在1200℃热轧50%变形量后，在1150℃进行30min固溶处理，水冷。

技术领域

本发明涉及CoCrFeMnNiAl高熵合金的制备技术。

背景技术

熔盐光热发电（Concentrated solar power，CSP）技术不但可以有效地提供电力，而且可以在全球范围内大幅减少CO₂排放，作为化石燃料最具竞争力的替代品之一，它受到越来越多的关注。氯化物熔盐以低成本、低熔点、沸点高、传热性能好等优点，已经被提议作为下一代CSP发电站中传热流体（Heat transfer fluids，HTF）和热能储存（Thermalenergy storage，TES）的候选介质材料。然而，氯化物熔盐对储热、传热系统管材有极强的腐蚀性，现有结构材料（即铁基和镍基合金）在高温下耐氯化物熔盐腐蚀性差。因此，开发在高温氯化物熔盐腐蚀环境下服役的新型合金意义重大。

相对于传统合金，高熵合金具有更加优异的高强度、高塑性、高的耐腐蚀性以及高的耐磨性等性能。相关研究指出，Al元素能很好的提高合金的抗高温熔盐腐蚀性能，主要是由于其形成的氧化铝薄膜有很好的致密性，在高温氯化物熔盐中不易脱落，而Cr元素在氯化物熔盐中优先溶解会降低抗腐蚀性。

目前制备块体高熵合金都采用真空电弧炉熔炼法，真空电弧炉熔炼法有制备工艺复杂，耗能较大的缺点，要反复熔炼几次才能使高熵合金成分均匀且得到的块体材料较小。

发明内容

本发明的目的是提供一种CoCrFeMnNiAl高熵合金的制备方法。

本发明是一种CoCrFeMnNiAl高熵合金及制备方法，CoCrFeMnNiAl高熵合金，按原子百分比计，组分为：Co 27~29，Cr 17~18，Fe 15~19，Mn 4~1，Ni 23~29，Al 7~10。

上述CoCrFeMnNiAl高熵合金的制备方法，其步骤为：

步骤（1）按预设比例称取反应物料，将反应物料置于行星球磨机中球磨；

步骤（2）把球磨好的反应物料在压力机上压成直径为80 mm、高度约50 mm饼状坯；

步骤（3）将饼状坯放入反应釜中，把引燃剂置于坯体上，充入保护气体洗气后，再充入保护气体保压，继续升温至体系发生自蔓延反应，得到母材合金；

步骤（4）将母材合金进行真空感应二次熔炼，得到铸锭；

步骤（5）将铸锭在1200 ℃热轧50 %变形量后，在1150 ℃进行30min固溶处理，水冷。

本发明的有益效果：本发明工艺流程简单，简化了生产设备，操作简单；与目前使用的真空电弧炉熔炼法制备高熵合金工艺相比，工艺简单，能耗小且具备商业生产规模；本发明在等摩尔比CoCrFeMnNi高熵合金的基础上通过加入稀释剂降低了绝热温度，同时调控了Al含量。

附图说明

图1为实施例1、2、3的XRD图谱；图2为实施例4、5、6的XRD图谱；图3、图4、图5、图6、图7、图8分别为实施例1、2、3、4、5、6的金相组织图；图9、图10、图11、图12、图13、图14分别为实施例1、2、3、4、5、6的SEM组织形貌图。

具体实施方式