[发明专利]晶粒双峰分布协同氧化物弥散强韧化高熵合金及其制备

说明书

本发明属于高熵合金及制备技术领域，公开了一种晶粒双峰分布协同氧化物弥散强韧化高熵合金及其制备；所述强韧化高熵合金，按体积分数计，包括95vol.％～97vol.％高熵合金基体和3vol.％～5vol.％弥散氧化物；所述高熵合金基体的晶粒尺寸呈双峰分布，包括A尺寸晶粒和B尺寸晶粒；且所述A尺寸晶粒的粒径＜所述B尺寸晶粒的粒径；所述氧化物颗粒弥散分布于高熵合金基体中A尺寸晶粒的内部或晶界上，且所述弥散氧化物为TiO、Ysubgt;2/subgt;Tisubgt;2/subgt;Osubgt;7/subgt;和Ysubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;相颗粒中的一种或多种。本发明的制备方法工艺简单、成本较低、易于实现，并且所获得的高熵合金组织、性能稳定。

技术领域

本发明涉及高熵合金及制备技术领域，尤其涉及一种晶粒双峰分布协同氧化物弥散强韧化高熵合金及其制备。

背景技术

高熵合金是近年来涌现出的一类新型金属材料，它打破了传统合金以一种或两种金属元素为主的成分设计桎梏，提出了采用4种及4种以上金属元素以等摩尔比或近似等摩尔比混合的合金化理念，具有原子排列化学无序的独特结构特征，因而可同时具备多种优异的力学、物理及化学性能，这为高性能金属材料的开发研究打开了一扇新的大门。

与传统合金类似，高熵合金也存在强度与塑性不容易匹配的难题。通常具有面心立方(FCC)结构的高熵合金塑性较好而强度不足，而具有体心立方(BCC)结构的高熵合金虽强度较高但塑性较差。此外，传统强化机制(例如晶界强化、析出强化、位错强化等)通过阻碍位错运动而提高强度的同时总是会限制应变硬化所需的位错累积，因此合金强度的升高总是伴随着塑性的降低，这种现象在材料学界被广泛称为“强度-塑性的倒置关系”；这一突出矛盾制约了先进金属材料领域的发展，因此作为潜在的工程材料，研究高熵合金的强韧化具有重要的现实意义。

为了解决上述合金强塑性矛盾，现有技术提出了许多解决策略，如采用热机械处理(1000℃/58％热轧→1200℃/2h均匀化退火→50％冷轧→950℃/5min退火)的方式形成具有双峰晶粒结构的高熵合金，通过双峰晶粒组织改善了合金强塑性匹配能力，但是上述方法虽然能够一定程度上协调合金强度与塑性，进而实现对高熵合金的强韧化，但是所获得的高熵合金在高温下易造成双峰组织中的细晶粒严重粗化，进而导致其强韧化效果显著减弱，这致使高熵合金性能并不稳定，不利于高熵合金的进一步发展和应用。

为此，本发明提供一种晶粒双峰分布协同氧化物弥散强韧化高熵合金及其制备方法。

发明内容

为了解决上述现有技术中的不足，本发明提供一种晶粒双峰分布协同氧化物弥散强韧化高熵合金及其制备。

本发明的一种晶粒双峰分布协同氧化物弥散强韧化高熵合金及其制备是通过以下技术方案实现的：

本发明的第一个目的是提供一种晶粒双峰分布协同氧化物弥散强韧化高熵合金，按体积分数计，包括95vol.％～97vol.％高熵合金基体和3vol.％～5vol.％弥散氧化物；

所述高熵合金基体的晶粒尺寸呈双峰分布，包括A尺寸晶粒和B尺寸晶粒；且所述A尺寸晶粒的粒径＜所述B尺寸晶粒的粒径；

所述氧化物颗粒弥散分布于高熵合金基体中A尺寸晶粒的内部或晶界上，且所述弥散氧化物为TiO、Y₂Ti₂O₇和Y₂O₃相颗粒中的一种或多种。

进一步地，所述高熵合金基体的原子百分比表达式为Ni_aCo_bFe_cCu_dTi_e；

其中，20％≤a≤30％，20％≤b≤30％，20％≤c≤30％，10％≤d≤20％，1％≤e≤7％；且a+b+c+d+e＝100％。