[发明专利]一种高韧性抗辐照多基元合金及制备方法

摘要

本发明提供了一种高韧性抗辐照多基元合金及制备方法，制成的AlxMCrFeNi系多基元合金，原子比率表达式为AlxMCrFeNi，其中,x为原子比率，0≤x≤50%，M是V、Mn或Co中的任一种。该多基元合金在韧性和抗辐照方面性能优异，不存在韧脆转变温度。室温下，冲击功为294.34J，而且温度越低，冲击韧性越高，在液氮‑196℃温区，冲击功为371.45J，较TWIP钢的冲击韧性提高360%，较核级316LN纯奥氏体钢焊缝金属提高364%。在辐照剂量为0～60dpa左右，该多基元合金的辐照肿胀率较Fe‑15Cr‑20Ni不锈钢降低95.8%。在低温材料和抗辐照材料方面都有广阔的应用前景。

主权项

一种高韧性抗辐照多基元合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A：先设计合金成分的原子比率表达式为AlxMCrFeNi，其中，0≤x≤50％,再按照原子比率换算成质量比；步骤B:使用砂纸和砂轮机去除纯度在99.9％以上的冶金原料Al、M、Cr、Fe和Ni的表面氧化皮，并使用工业乙醇超声波震清洗原料金属，烘干，待用；所述M为V或Mn；步骤C：按照步骤A中设计好的原子比率表达式，选择原子比率在步骤A中x范围内金属原料M中的任意一种，将步骤B中处理过的原料分别进行精确称量配比，总质量在1.5kg～5kg；步骤D：将总质量为1.5kg～5kg的金属原料，从真空磁悬浮熔炼炉的上腔体将部分原料放入水冷铜坩埚中，其它原料放置在腔体预置处；步骤E:对真空磁悬浮熔炼炉的样品室进行抽真空，当真空度达到5×10‑3Pa后，充入工业氩气直到炉内压力达到半个大气压，40kW、80kW、120kW阶梯式功率感应加热，加热时间依次为2～3min、4～5min、7～8min，多基元合金原料融化；步骤F：将放置在腔体预置处的多基元合金原料，加入已经为融化状态的多基元合金原料中，再次进行阶梯式功率感应加热；步骤G：铸锭倒置，待原料全部加入后，再反复熔炼2～3次，熔炼冷却成合金锭，该合金锭结构主要为面心立方固溶体，所述合金锭为大尺寸多基元合金，质量为1.5kg～5kg。