[发明专利]一种铝钴铬铁镍高熵合金的制备方法

摘要

本发明涉及到一种铝钴铬铁镍高熵合金的制备方法，通过机械球磨、低温热压烧结、真空熔炼相结合，制备出铝钴铬铁镍高熵合金由FCC+BCC双相结构构成，BCC相作为析出相分布在基质FCC相中，维氏硬度为232HV,屈服强度为432MPa；该制备方法工艺先进，技术参数精确翔实；制备的铝钴铬铁镍高熵合金性能优越，具有广泛的应用价值和使用范围，是先进的制备方法。

主权项

1.一种铝钴铬铁镍高熵合金的制备方，其特征在于：使用的化学物质材料为：铝、钴、铬、铁、镍、无水乙醇、钛、氩气，其组合准备用量如下：以克、毫升、立方厘米为计量单位铝：Al，纯度99.99％，固态颗粒，5.0086g±0.01g钴：Co，纯度99.99％，固态颗粒，27.3524g±0.01g铬：Cr，纯度99.99％，固态颗粒，14.48g±0.01g铁：Fe，纯度99.99％，固态颗粒，25.92g±0.01g镍：Ni，纯度99.99％，固态颗粒，27.24g±0.01g无水乙醇：C₂H₅OH，纯度99.95％液态液体3000mL±10mL钛：纯度99.99％，固体颗粒，45g±0.01g氩气：Ar，纯度99.99％，气态气体，800000cm³±100cm³制备方法如下：⑴预处理原料：称取铝：5.0086g±0.01g；钴：27.3524g±0.01g；铬：14.48g±0.01g；铁：25.92g±0.01g；镍：27.24g±0.01g；将铝、钴、铬、铁、镍固体颗粒放入容器中加入无水乙醇300mL，使用磁力振动装置进行震荡搅拌清洗15min后，进行干燥；⑵机械球磨合金原料：①清洗球磨料筒将球磨料筒进行清理，使用无水乙醇擦洗后进行晾干；②放置球磨原料将高熵合金原料放入球磨罐中，密闭；③球磨机进行机械球磨球磨机球料比为10:1，球磨功率为25KW，转数为250r/min，球磨时间10h，得到颗粒直径为100～200μm的金属粉末，待用；⑶热压烧结铝钴铬铁镍高熵合金：①预处理模具用无水乙醇清洗模具模套内壁、上压头四周、下压头上接触面以及衬套表面，避免热压过程中原料沾模和脱膜；②装炉在真空热压感应烧结炉上将模套和衬套装在一起，将上下压头安放在热压感应烧结炉上下两端，金属粉末放入模腔中，刮平后放上保护垫片，再将模具放在下压头基座上，保证平稳，盖好隔热板，装炉完成；③抽真空、充冷却水对真空热压烧结炉抽取空气，使炉内真空度在1Pa，打开冷却水阀向热压炉充入冷却水进行冷却；④升温、通氩气调节温度调节旋钮使温度以25℃/min的速率升高到300℃，在此过程中充入氩气做保护气体，保温时间15min，加载压力为30MPa；保温时间结束后，停止加压加热电源，自然冷却至25℃，关闭冷却水阀，取出铝钴铬铁镍高熵合金，待用；⑶真空电弧炉熔炼：①清洗熔炼坩埚用无水乙醇对真空电弧熔炼炉进行清洗，并干燥；②放入铝钴铬铁镍高熵合金将热压烧结后的铝钴铬铁镍高熵合金进行切割成块状，然后放入主熔炼坩埚中，将钛颗粒放入辅助熔炼坩埚中，密闭；③抽真空、充氩气使用真空泵对真空电弧熔炼炉内进行抽空气，然后充入氩气，使炉内压强恒定在1个大气压；④熔炼铝钴铬铁镍高熵合金调节电弧枪位置，开启熔炼电源；对钛颗粒进行熔炼，吸取炉腔内氧气；熔炼完成后，对热压烧结后的铝钴铬铁镍高熵合金进行熔炼，熔炼电流为250A～300A，打开磁力搅拌开关对铝钴铬铁镍高熵合金进行磁力搅拌，熔炼时间为2min；关闭熔炼电源，待铝钴铬铁镍高熵合金冷却至25℃后，关闭磁力搅拌开关；⑤二次熔炼为了熔炼均匀，使用翻转金属勺对铝钴铬铁镍高熵合金进行翻转后，进行二次熔炼；⑥取出铝钴铬铁镍高熵合金待铝钴铬铁镍高熵合金冷却至25℃后，取出；并用细砂纸打磨使表面呈现金属光泽；无水乙醇清洗后，晾干；⑺检测、分析、表征：对制备的铝钴铬铁镍高熵合金微观组织、力学性能进行分析、测试、表征；用XRD仪对铝钴铬铁镍高熵合金结晶相进行检测；用SEM仪对铝钴铬铁镍高熵合金微观结构、组织形态进行检测；用维氏硬度计对铝钴铬铁镍高熵合金硬度进行检测；用微机控制电子万能试验机进行抗压强度检测；结论：铝钴铬铁镍高熵合金微观组织结构由双相FCC+BCC相构成，BCC相均匀的分布在FCC相基质中；维氏硬度为232HV,屈服强度为432MPa。