[发明专利]抗拉强度1900MPa级高强耐蚀铁基中熵合金及制备方法

说明书

本发明涉及抗拉强度1900MPa级高强耐蚀铁基中熵合金及制备方法，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，47＜a＜58，13≤b≤15，22＜c≤25，2≤d≤3，4≤e≤6，1≤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)。该中熵合金抗拉强度1900MPa级高强耐蚀FeCrNiAlTi系中熵合金具有良好耐蚀性能，抗拉强度≥1900MPa，降低制备成本，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1900MPa级高强耐蚀铁基中熵合金及制备方法。

背景技术

中熵合金是在高熵合金的基础上发展来的，包含两种到四种主要元素，混合熵在1R-1.5R，易形成简单的固溶体且具有更低的层错能。中熵合金是高熵合金“以性能为导向”逐步向合金化方向设计发展的必然产物，兼容优异性能与相对低的成本，但无论高熵或中熵合金，研究者们都尝试不断优化合金性能，对于力学性能，即提高合金的强塑性匹配。中熵合金以Co-Cr-Ni合金为典型代表，研究学者通过77K低温冷轧结合热处理工艺调控合金组织，晶粒度及FCC-L12纳米析出行为获得具有异质结构的Co-Cr-Ni中熵合金，该合金强度高达2.2GPa，同时具有13％的延伸率(Du,X.H.,Li,W.P.,Chang,H.T.et al.Dualheterogeneous structures lead to ultrahigh strength and uniform ductility ina Co-Cr-Ni medium-entropy alloy.Nat Commun,2020,11:2390)。根据报道，经过热加工及47h时效处理后，Fe-Ni-Al-Ti中熵合金屈服强度，抗拉强度及延伸率分别达到了868MPa，1830MPa及12％，在该合金中，析出强化，变形过程中的发生的马氏体相变及相变诱导塑性是合金强塑性提高的内在机制(Yang Y.,Chen T.Y.,Tan L.Z.et al.Bifunctionalnanoprecipitates strengthen and ductilize a medium-entropy alloy.Nature,2021,595:245–249)。目前在高强度超高强度高熵合金/中熵合金研发中，高密度弥散纳米析出相被认为可以在不损失塑性的情况下有效提高合金强度，已被普遍应用并取得了很多突破性成果。但目前研发体系集中于FeCoNi体系，FeCoNiCr体系，FeNiCr体系，普遍含有大量的Co或Ni，成本较高，很大程度限制了其大规模应用。另外，大部分中/高熵合金成分体系中均包含一定量Cr元素，应该具有较好耐蚀性能，而大部分研究仅关注其力学性能，腐蚀性能与材料服役寿命直接相关，对高性能材料力学性能和耐蚀性能等综合性能研究可以建立服役性能与环境的对应关系，为材料服役可靠性提供数据支撑。

基于此开发一种较低成本的抗拉强度≥1900MPa高强铁基耐蚀中熵合金，并兼具良好耐蚀性能，同时该合金制备方法经济、安全可靠，同时适用于大规模生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗拉强度1900MPa级高强耐蚀铁基中熵合金及制备方法，以获得较低成本的抗拉强度≥1900MP的高强耐蚀铁基中熵合金，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：

一种抗拉强度1900MPa级高强耐蚀铁基中熵合金，该中熵合金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，47＜a＜58，13≤b≤15，22＜c≤25，2≤d≤3，4≤e≤6，1≤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)。