[发明专利]抗拉强度1500MPa级高强高塑耐蚀FeCrNiAlTi系中熵合金及其制备方法

说明书

本发明涉及抗拉强度1500MPa级高强高塑耐蚀FeCrNiAlTi系中熵合金及其制备方法，按重量百分比计化学成分为：Fe a％；Cr b％；Ni c％；Al d％；Ti e％；Mo f％；Cu g％；P i％；S j％；其中，58＜a＜66，11≤b＜13，18≤c≤20，2≤d≤3，2≤e≤3，1≤f≤2，0≤g≤1，i≤0.001，j≤0.001，a+b+c+d+e+f+g+i+j＝100；混合熵为1R～1.5R，R＝8.314J/(mol*K)。采用本发明方法制备的中熵合金具有良好耐蚀性能，抗拉强度≥1500MPa断后延伸率≥12％，降低了成本，有利于工业化生产。

技术领域

本发明属于中熵合金领域，涉及一种抗拉强度1500MPa级高强高塑耐蚀FeCrNiAlTi系中熵合金及其制备方法。

背景技术

高熵合金是材料领域近十几年来重要发展之一，它是以构型熵为核心设计指标的多主元金属材料，其具有不同于传统金属的结构特征，因而具有独特的变形机理与力学性能特性，加之其种类繁多，为材料开发领域带来了机遇，引起了国内外研究学者的广泛研究，尤其力学性能为研究热点。经过十几年研究，高熵合金设计“以性能为导向”逐步向合金化方向发展，成分配比可以为非等原子比，同时包容析出相或金属间化合物等第二相的存在，中熵合金在此基础上发展而来。

无论中熵合金或高熵合金，研究者们通过改变合金的元素组成，组织及结构，利用细化晶粒及析出相等各种强化方法来提高合金的强塑性。其中高密度弥散纳米析出相可以在不损失塑性的情况下有效提高合金强度，被应用于高强度中/高熵合金开发。专利公开号CN108193088A，公开了一种析出强化型AlCrFeNiV体系高熵合金及其制备方法，该高熵合金中各组分的原子计量比为Al 0.30～0.60，Cr 0.20～0.89，Fe 0.60～1.20，Ni 1.50～3.50以及V 0.10～0.30，通过熔炼成型工艺以及形变热处理工艺制备而成。该发明通过调控各元素的含量，并优化合成工艺，获得无序FCC与有序L12两相共格的调幅组织，且晶粒细小，显著提高了高熵合金强度，其屈服强度超过1200MPa，抗拉强度超过1300MPa。现有技术中，研究学者(Yang T,Zhao Y L,Tong Y,et al,Multicomponent intermetallicnanoparticles and superb mechanical behaviors of complex alloys.Science,2018,362:933-937.)利用传统热力学方法进行成分筛选及组织控制，通过在(FeCoNi)86Al7Ti7合金中可控地制备出韧性多组分金属间纳米颗粒，并控制有序-无序相变和元素配分实现了合金的强韧化，使合金抗拉强度高达1.5GPa，同时保持了高达50％的断后延伸率。文献报道(Du,X.H.,Li,W.P.,Chang,H.T.et al.Dual heterogeneous structures lead toultrahigh strength and uniform ductility in a Co-Cr-Ni medium-entropyalloy.Nat Commun,2020,11:2390.)采用低温大变形冷轧在Co-Cr-Ni中熵合金中引入双相异质结构结合析出强化有效提高合金的强度，使合金强度高达2.2GPa，同时保持13％优异的延伸性能。

目前公开的超高强度中/高熵合金的强塑性匹配良好，优于传统材料性能，但大都含有大量的Ni元素及Co元素，过高的成本以及难以规模化应用的工艺路线如低温冷轧严重制约了其商品化应用的潜力，与此同时，目前报道的高强度中/高熵合金力学性能优异，但没有考虑及评价其耐蚀性能，学者们普遍认为力学性能优异的中/高熵合金可能应用于严苛条件甚至极端服役环境，对其耐蚀性能评价非常有必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗拉强度1500MPa级高强高塑耐蚀FeCrNiAlTi系中熵合金及其制备方法，以获得较低成本的抗拉强度≥1500MPa断后延伸率≥12％的高强度高塑性中熵合金，并兼具良好耐蚀性能。该中熵合金制备方法经济、安全可靠。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：