[发明专利]一种VCoNi系中熵合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种VCoNi系中熵合金，所述VCoNi系中熵合金的化学组成为(VCoNi)subgt;x/subgt;Alsubgt;y/subgt;Tisubgt;z/subgt;，以原子摩尔百分含量计，x为90～96％；y为3～6％；z为1～3％，所述x、y、z之和为100％。本发明提供的(VCoNi)subgt;x/subgt;Alsubgt;y/subgt;Tisubgt;z/subgt;合金内部存在FCC相和BCC相、以及析出两种共格有序纳米析出相，高度共格的纳米析出相组织对位错的阻碍作用能够起到强化作用，从而提高了(VCoNi)subgt;x/subgt;Alsubgt;y/subgt;Tisubgt;z/subgt;合金的强度。且由于高度共格的纳米B2析出相对位错的阻碍作用能够起到强化作用,当应力达到一定水平时位错可以切过纳米共格L12析出相,因而不会对塑性变形造成影响。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，具体涉及一种VCoNi系中熵合金及其制备方法。

背景技术

多组元合金是近年来提出的一种新的合金设计理念，打破了一般合金中以1种或2种元素为主，辅以极少量其他元素来改善合金性能的传统思想，由多种元素以等原子或近似等原子比混合后形成具有独特原子结构特征的单一固溶体合金。该类合金在力学性能、抗腐蚀性能以及抗辐照性等方面具有比传统合金优异的性能，特别是单面心立方(FCC)结构的中熵合金因其优异的拉伸延展性和耐腐蚀性能而受到了广泛的研究，但强度通常较低，体心立方结构(BCC)的中熵合金强度高但是塑性较差。因此，人们急需制备具有强度-塑性协同效应的合金材料。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种VCoNi系中熵合金及其制备方法，本发明所述VCoNi系中熵合金兼具较高的强度和塑性。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种VCoNi系中熵合金，所述中熵合金的化学组成为(VCoNi)_xAl_yTi_z，以原子摩尔百分含量计，x为90～96％；y为3～6％；z为1～3％，所述x、y、z之和为100％；所述VCoNi系中熵合金包括FCC相、BCC相、纳米共格L12析出相和纳米共格B2析出相。

优选地，所述纳米共格L12析出相的尺寸为1～20nm；所述纳米共格B2析出相的尺寸为5～30nm。

优选地，所述纳米共格L12析出相的体积为所述VCoNi系中熵合金体积的14～20％；所述纳米共格B2析出相的体积为所述VCoNi系中熵合金合金体积的2～10％。

本发明还提供了上述所述的VCoNi系中熵合金的制备方法，包括以下步骤：

对应上述所述VCoNi系中熵合金的化学元素组成，将合金原料进行熔炼，得到铸锭；

将所述铸锭依次进行均匀化处理、变形处理、固溶处理和时效处理，得到所述VCoNi系中熵合金；

所述时效处理的温度为650～850℃，所述时效处理的时间为0.5～10h。

优选地，所述熔炼的次数≥5，所述熔炼的温度为1800～2000℃，每次熔炼的时间为30～60s。

优选地，所述均匀化处理的温度为1150～1250℃，时间为23～25h；所述均匀化处理在氩气氛围中进行。

优选地，所述变形处理的温度为20～30℃，所述变形处理的方式包括轧制。

优选地，所述变形处理后，板材的厚度为1～2mm。

优选地，所述固溶处理的温度为1000～1500℃，所述固溶处理的时间为2～20min。

优选地，升温至所述固溶处理的温度的升温速率为5～10℃/min。

优选地，升温至所述时效处理的温度的升温速率为5～10℃/min。