[发明专利]一种耐腐蚀性能良好的铝钴铁镍铬高熵合金的制备方法

摘要

本发明涉及一种耐腐蚀性能良好的铝钴铁镍铬高熵合金的制备方法，是针对铝、钴、铁、镍、铬元素的特点，采用真空电弧熔炼炉熔炼制备高熵合金，该制备方法工艺先进，技术参数精确翔实，所制备的高熵合金硬度达386.5HV,抗压强度达1614Mpa，屈服强度达1294Mpa，塑性应变值达24.8%，合金密度为6.85g/cm³，合金腐蚀电位‑0.391V，腐蚀电流密度2.43×10^‑6A/cm²，本发明制备的高熵合金具有低密度，耐腐蚀和优异的力学性能，具有广泛的应用前景，其工艺技术是先进的高熵合金制备方法。

主权项

1.一种耐腐蚀性能良好的铝钴铁镍铬高熵合金的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：铝、钴、铁、镍、铬，无水乙醇，氩气，其组合准备用量如下：以克、毫升、厘米³为计量单位铝：Al，纯度99.99%，固态颗粒，5.253g±0.001g钴：Co，纯度99.99%，固态颗粒，14.341g±0.001g铁：Fe，纯度99.99%，固态颗粒，13.592g±0.001g镍：Ni，纯度99.99%，固态颗粒，14.284g±0.001g铬：Cr，纯度99.99%，固态颗粒， 2.53g±0.001g无水乙醇：C₂H₅OH,纯度99.99%液态液体2000mL±0.1mL氩气：Ar，纯度99.99%，气态气体，800000cm³±100cm³制备方法如下：（1）预处理铝、钴、铁、镍、铬颗粒：① 将铝、钴、铁、镍、铬颗粒分别置于容器中，加入无水乙醇500mL，采用磁力振动装置振荡搅拌30min；② 清洗后的合金原料置于干燥箱中进行干燥，干燥温度180℃，干燥时间30min；（2）配料：称取铝：5.253g±0.001g；钴：14.341g±0.001g；铁：13.592g±0.001g；镍：14.284g±0.001g；铬：2.53g±0.001g；然后将材料放入密闭容器中混合均匀形成混合材料；（3）熔炼高熵合金：① 放置混合材料将混合材料放置于真空电弧炉熔炼炉的熔池中；② 抽取炉内空气开启真空泵，抽取炉内空气，使炉内压强达到0.005Pa，关闭真空泵；③ 充氩气开启氩气瓶，向真空电弧熔炼炉内输入氩气，氩气输入速率为200cm³/min,使炉内压强恒定在1个大气压下；④ 进行熔炼转动电弧枪升降装置，使电弧枪枪头与原料保持适当距离，开启真空电弧熔炼炉电源，调节电流强度在250A‑300A,待电弧枪弧光稳定后，打开磁力搅拌器对合金材料进行磁力搅拌，熔炼150s后，关闭电弧开关和磁力搅拌开关；⑤5次熔炼为了避免合金熔炼不均，使用翻转金属勺对熔炼铸锭进行翻转，反复熔炼5次；（4）冷却：熔炼完成后，高熵合金在炉内自然冷却，冷却至25℃后，将铝钴铁镍铬高熵合金铸锭取出；（5）清理，清洗：将熔炼铸锭使用细砂纸对铸锭表面进行打磨，并用无水乙醇进行擦洗；使铸件表面洁净；（6）检测、分析、表征：对制备的铝钴铁镍铬高熵合金微观组织结构、力学性能、耐腐蚀性能进行检测、分析、表征；使用带有Cu 靶的XRD对高熵合金相结构进行测定；使用扫描电镜SEM对高熵合金微观结构，组织形态，结晶相分布和组分含量进行测试；使用拉伸机对高熵合金进行压缩性能测试；使用维氏硬度计对高熵合金硬度测试；使用电化学工作站对合金进行电化学极化曲线测定；使用阿基米德排水法对合金密度进行测定；结论：本发明制备的铝钴铁镍铬高熵合金由面心立方和体心立方结构构成，其中体心立方结构在合金中占主导地位，合金密度为6.85g/cm³，硬度达386.5HV,抗压强度为1614Mpa，屈服强度为1294Mpa，塑性应变值为24.8%，高熵合金具有良好的力学性能。