[发明专利]一种CrMnFeCoNiZr高熵合金及其制备方法

说明书

一种CrMnFeCoNiZr高熵合金及其制备方法，高熵合金由铬、锰、铁、钴、镍、锆组成，成分按摩尔比计为Cr_aMn_bFe_cCo_dNi_eZr_f，其中a,b,c,d,e＝0.7～1.2，f＝0.1～2.2。高熵合金的制备方法如下：将金属MnFe合金、Cr、Co、Ni和Zr单质于真空度10^‑3～10^‑2Pa下熔炼；熔炼的具体操作是：a在真空度10^‑3～10^‑2Pa下以18～28kw的功率加热25～30min，待合金全部熔化后在1860～1880℃保温9～12min；然后浇铸冷却，得到合金锭；b将合金锭重复步骤a反复熔炼两次，即得到高熵合金。该高熵合金兼具高温高强度和塑性及室温高硬度，力学性能优异。

技术领域

本发明涉及一种兼具高温高强度和塑性及室温高硬度的高熵合金及其制备方法，属于金属材料领域。

背景技术

高熵合金是近年来在新的合金设计理念上发展起来的一类新型合金。它由五种或五种以上主要元素组成，可相应添加次要元素。每种主要元素摩尔含量＞5％，次要元素摩尔含量＜5％。区别于传统合金的单一主元，多主元的高熵合金具有独有的高熵效应，大晶格畸变效应，迟滞扩散效应以及鸡尾酒效应。这些特点使得高熵合金的综合力学性能优异，并且高熵合金突破了传统合金单一主元的发展限制，极大的拓宽了合金的研究范围。

目前，高熵合金的研究主要涉及合金成分设计，相形成机理，主要组成元素对合金组织，力学性能的影响，热处理对高熵合金组织和性能的影响，制备和应用等，例如，Al-Ti-V-Cr-Mn-Fe-Co-Ni-Cu，AlCrTiFeZnCu，CoCrFeNiTiAl，CrMnFeCoNi等。有研究表明CrMnFeCoNi合金在-200～20℃的力学性能比较优异，工程应变在0.7～0.55之间，对应的强度在1300～750MPa。但在一定温度范围内，随着温度的升高，应变逐渐降低，强度逐渐降低。在实际应用中，高熵合金不可避免地被用于高温环境下，因此对高熵合金在高温下的力学性能十分重要，而已有研究表明大多数高强度高熵合金一般塑性很差，而塑性优异的高熵合金一般强度较低，很难实现强度和塑性的匹配。

发明内容

针对现有高熵合金强塑性匹配差的问题，本发明的第一发明目的是提供一种兼具高温高强度和塑性及室温高硬度的高熵合金，所述高熵合金力学性能优异，强韧性匹配好。

本发明实现其第一发明目的所采取的技术方案是：一种CrMnFeCoNiZr高熵合金，由铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、锆(Zr)组成，所述高熵合金成分按摩尔比计为Cr_aMn_bFe_cCo_dNi_eZr_f，其中a,b,c,d,e＝0.7～1.2，f＝0～2.2。

本发明的第二发明目的是提供一种兼具高温高强度和塑性及室温高硬度的高熵合金的制备方法，所述方法简单可靠，安全性好，成本低。

本发明实现其第二发明目的所采取的技术方案是：一种上述CrMnFeCoNiZr高熵合金的制备方法，所述方法具体操作如下：

将金属Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质置于熔炼炉内，于真空度10^-3～10^-2Pa下进行熔炼，其中各组分的摩尔比计为Cr_aMn_bFe_cCo_dNi_eZr_f，a,b,c,d,e＝0.7～1.2，f＝0.1～2.2；