[发明专利]拉应力下相变增强增韧的TiZrVMo高熵合金及方法

说明书

本发明公开的拉应力下相变增强增韧的TiZrVMo高熵合金，TiZrVMo高熵合金成分的原子百分比表达式为：Ti_aZr_bV_cMo_d，1≤a≤50，1≤b≤50，1≤c≤50，1≤d≤50，且a+b+c+d+e＝100。该合金体系具有单相BCC结构，该合金解决了难熔高熵合金室温及低温拉伸塑性变形能力差的问题。本发明还公开了该种拉应力下相变增强增韧的TiZrVMo高熵合金的制备方法。

技术领域

本发明属于高熵合金领域，具体涉及一种拉应力下相变增强增韧的TiZrVMo高熵合金，还提供一种拉应力下相变增强增韧的TiZrVMo高熵合金的制备方法。

背景技术

高熵合金作为一种新型金属材料，近年来在世界范围内受到广泛关注。正如其概念所揭示的，多种元素的引入增加了材料的混合熵并降低了自由能，熵的增加大大提高了材料的稳定性。高熵合金由于材料调色板的急剧扩展，导致了新材料的快速发展。固溶体相的形成远小于吉布斯相规则预测的最大值，对应于多组分相图中心的合金成分，导致高熵合金中的四个核心效应是热力学的高熵效应，严重的晶格畸变晶体结构的影响，动力学的缓慢扩散效应以及由此产生的性能的鸡尾酒效应，这四大效应使得高熵合金表现出优异综合性能。例如，面心立方(FCC)结构的高熵合金已通过实验证实具有更高的强度和出色的损伤容限，尤其是在低温下。

2010年Senkov等人引入了基于Mo、Nb、Ta、V和W这五种难熔元素的难熔高熵合金，随后难熔高熵合金快速发展，主要呈体心立方(BCC)结构的固溶体形式，目前难熔高熵合金作为镍基高温合金之外具有巨大应用潜力的新型候选材料。尽管难熔高熵合金表现出优异的高温性能，但是其变形过程中的脆性，尤其是在拉伸应力条件下的脆性，极大地限制了它们的实际应用。目前对难熔高熵合金的低温和室温应用探索较少，这主要是因为对大部分BCC结构的金属或合金而言存在韧脆转变现象，即当温度降低到某一临界值以下时，高熵合金的屈服强度急剧升高，变形模式由韧性断裂急剧转变为脆性断裂模式。此外，缺乏预测多组分合金中单相形成的有效方法是仅目前仅获得有限数量的BCC结构难熔高熵合金的主要原因。因此开发具有低温和室温拉伸塑性的简单成分体系难熔高熵合金，不仅具有前沿学术价值，而且具有不可估量的经济效益和战略意义。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种拉应力下相变增强增韧的TiZrVMo高熵合金，该合金体系具有单相BCC结构，该合金解决了难熔高熵合金室温及低温拉伸塑性变形能力差的问题。

本发明的第二个目的是提供一种拉应力下相变增强增韧的TiZrVMo高熵合金的制备方法。

本发明所采用的第一种技术方案是，拉应力下相变增强增韧的TiZrVMo高熵合金，高熵合金包括钛(Ti)、锆(Zr)、钒(V)、钼(Mo)四种元素，TiZrVMo高熵合金成分的原子百分比表达式为：Ti_aZr_bV_cMo_d，1≤a≤50，1≤b≤50，1≤c≤50，1≤d≤50，且a+b+c+d+e＝100。

本发明的特征还在于，

TiZrVMo高熵合金的合金铸态组织均为单相体心立方(BCC)结构。

TiZrVMo高熵合金在10K温度下拉伸强度超过1GPa，延伸率超过20％；100K温度下拉伸强度超过1GPa，延伸率超过20％；300K温度下拉伸强度超过1GPa，延伸率超过20％。

当a＝25，b＝25，c＝25，d＝25，则该高熵合金的化学式为Ti₂₅Zr₂₅V₂₅Mo₂₅，即等摩尔比TiZrVMo，其10K下抗拉强度为15.4GPa，延伸率为21.6％；100K下抗拉强度为16.1GPa，延伸率为21.8％；300K下抗拉强度为14.2GPa，延伸率为20.0％。