[发明专利]Cu-Fe-Ni-Al-Cr多组元合金的热处理方法

说明书

本发明涉及Cu‑Fe‑Ni‑Al‑Cr多组元合金的热处理方法。该合金的铸态由于成分较为复杂，塑性低，所以难以进行加工变形。本发明提出一种包含多级热处理和液氮深冷的高低温交替的热处理工艺，即：对铸态Cu‑Fe‑Ni‑Al‑Cr的多组元合金，在750～850℃下保温至少9h，随炉冷至室温；然后加热至300～500℃保温至少0.5h，出炉冷却至室温后，立即置于深冷箱(‑190～‑180℃)中进行深冷处理至少3h；最后加热至300～400℃保温至少1.5h。经这种特殊热处理后该类合金抗拉强度提高63.14％，延伸率达18.5％以上。本发明提升了合金的实用价值，为新产品开发提供了有效途径。

技术领域

本发明属于有色金属加工技术领域，具体涉及Cu-Fe-Ni-Al-Cr多组元合金的热处理方法。

背景技术

根据经典的Gibbs相率，n种元素的合金系统的平衡相的数目p＝n+1，在非平衡凝固时形成的相数p﹥n+1。当Cu-Fe-Ni-Al-Cr合金具有五种主要组元，且五种组元成分含量均较高，没有任何一种元素作为基体时，其较为混乱的合金组分使合金中形成大量复杂的金属间化合物，会降低Cu-Fe-Ni-Al-Cr多组元合金的机械性能，使得合金呈现脆性大、塑性低等不足，进而使得该类合金难以加工成形，缺乏实用价值。

目前研究报道中涉及的此类具有多种主组元的金属材料，几乎都是采用真空熔炼、粉末冶金、喷射沉积等方法制备的高熵合金，后续通常没有进行复杂的热处理以改善其塑性。如广西大学的博士学位论文《A1-Cr-Fe-Co-Ni-Cu系多组元合金组织与性能的研究》中对真空熔炼的A1-Cr-Fe-Co-Ni-Cu系多组元合金进行了热处理研究，该论文对A1-Cr-Fe-Co-Ni-Cu系多组元合金提出了两种热处理制度，分别是800℃保温1小时，1000℃保温1小时，该论文提出，这两种热处理制度不能改善A1-Cr-Fe-Co-Ni-Cu系多组元合金的塑性，还会使其硬度下降。中国的发明专利(申请号：201310725797.7)针对CuNiSiCr合金，经实验研究提出该合金较佳的热处理工艺为：将合金升温至900℃保温1小时后水冷，再次升温至500℃保温4小时后随炉冷却。但该专利未明确给出经过热处理后合金力学性能的改善程度，且所针对的合金是以Cu为基体的多相合金，相成分较为简单。

由于采用低成本的非真空熔炼方法制备的Cu-Fe-Ni-Al-Cr系合金，其塑性差，难以进行加工变形，进而限制了该系合金的应用。因此急需提供一种在保持合金抗拉强度和硬度的同时，还能有效提高Cu-Fe-Ni-Al-Cr多组元合金塑性的热处理制度。而到目前为止，这类热处理制度在相关文献中还鲜有相关报道。

发明内容

针对以上问题，本发明提出了一种包含多级热处理和液氮深冷的高低温交替的热处理工艺，以改善Cu-Fe-Ni-Al-Cr多组元合金内部相结构，显著提高Cu-Fe-Ni-Al-Cr多组元合金的综合力学性能。

本发明Cu-Fe-Ni-Al-Cr多组元合金的热处理方法，所述热处理方法中，包含n级热处理和深冷处理；其中进行深冷处理后，至少进行1级热处理；所述n大于等于3；所述深冷处理的温度小于等于-100℃(即小于等于零下100℃)。

作为优选方案，本发明Cu-Fe-Ni-Al-Cr多组元合金的热处理方法，所述Cu-Fe-Ni-Al-Cr多组元合金为非真空熔铸所得的Cu-Fe-Ni-Al-Cr多组元合金。

作为优选方案，本发明Cu-Fe-Ni-Al-Cr多组元合金的热处理方法，包括下述步骤：

步骤一

于750～850℃，对非真空熔铸的Cu-Fe-Ni-Al-Cr多组元合金进行第一次热处理至少9小时，随炉冷却至室温；得到第一次热处理后的样品；

步骤二