[发明专利]一种抑制面心立方高熵合金中有害晶界析出相析出的晶界调控工艺

说明书

本发明公开了一种抑制面心立方高熵合金中有害晶界析出相析出的晶界调控工艺，属于共格析出强化面心立方高熵合金领域。该工艺包括高温固溶、小变形冷轧、短时退火和水淬四个步骤；所制备的共格析出强化面心立方高熵合金中低能态晶界比例高于70％，其中Σ3晶界比例大于60％。该方法对晶界析出相析出行为的抑制作用有望显著提成合金与晶界相关的性能，促进共格析出强化面心立方高熵合金在苛刻使役环境下的应用。此外，该方法采用的小变形冷轧和短时退火工艺可有效降低材料的生产成本，缩短制造周期，具有显著经济效益。

技术领域

本发明涉及共格析出强化面心立方高熵合金技术领域，具体涉及一种抑制面心立方高熵合金中有害晶界析出相析出的晶界调控工艺。

背景技术

具有面心立方(FCC)结构的共格析出强化型高熵合金是近年来涌现出的一类新型金属材料，因其具有诸多优异性能而被视为新一代结构材料的潜在候选者。然而，该类材料存在的一个突出问题是在时效析出过程中，其易在晶界处形成尺寸粗大的不连续析出相。研究表明，不同于晶内弥散分布的纳米级析出相，晶界析出相因其带状形貌及沿晶分布特征，极易在形变过程中导致应力集中而成为裂纹起裂位置，进而恶化与晶界相关的性能，特别是对于高应力或应变循环加载下的低周疲劳，晶界开裂损伤往往不可避免。因此，在考虑获得晶内纳米级析出相的同时，抑制晶界析出相的析出对于提升共格析出强化型FCC高熵合金的综合使役性能具有重要意义。

目前，大量关于单一主元合金中析出相调控的研究表明，通过微合金化改变析出相成分或相变序列可有效抑制晶界析出相的析出。然而，对于高熵合金而言，尽管高的混合熵有利于形成简单固溶体，但由于元素之间复杂的相互作用，进一步的微合金化仍会显著增加脆性金属间化合物的形成风险，不利于工程化实践。事实上，已有研究焦点多集中于改变析出相上，而忽略了晶界析出行为的主体，即晶界本身。相关研究表明，晶界析出相的析出行为与多晶金属材料的晶界结构和性质密切相关。通常而言，对比随机大角晶界(Σ＞29，Σ：重位点阵密度倒数)，具有低能状态的特殊晶界(Σ≤29)具有更高的析出相形核抗力。因此，优化晶界的分布与类型就有望实现对FCC多主元合金中析出相的合理调控，进而改善合金的使役性能。

迄今为止，晶界调控主要应用于传统不锈钢、镍基合金、铜合金等材料，但是关于高熵合金中的晶界调控应用，尤其在抑制晶界析出相析出方面尚无相关报道。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种抑制面心立方高熵合金中有害晶界析出相析出的晶界调控工艺，通过低成本、简单快捷方式有效实现对共格析出强化面心立方高熵合金中有害晶界析出相的抑制，进而有望显著改善合金与晶界相关的使役性能。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种抑制面心立方高熵合金中有害晶界析出相析出的晶界调控工艺，包括以下步骤：

(1)将共格析出强化面心立方高熵合金板材高温固溶后水淬；

(2)将固溶后的板材进行冷轧；

(3)将步骤(2)中获得的冷轧板进行短时退火；

(4)将步骤(3)所得退火试样进行水淬处理。

优选的，所述的共格析出强化面心立方高熵合金为具有低层错能的共格析出强化面心立方高熵合金。

优选的，步骤(1)中，所述共格析出强化面心立方高熵合金板材在1200℃条件下固溶处理5min后水淬。

优选的，步骤(2)中，所述的冷轧过程采用小压下量多道次的轧制方式，其中轧制道次为2～4次，冷轧总压下量5％～10％。

优选的，步骤(2)中，所述高温短时退火处理温度为1000℃～1150℃，退火时间为5min～30min。