[发明专利]一种含氮FeCoCrNiMn高熵合金及其制备方法

说明书

一种含氮FeCoCrNiMn高熵合金，所用成分的原子百分数为：铁：5～35％；钴：5～35％；铬：5～35％；镍：5～35％；锰：5～35％；氮：0.01～0.3％。其制备方法，包括：配料；熔炼：采用感应磁悬浮炉、真空电弧炉或真空感应炉熔炼，在氩气保护下制备CoCrFeMnNiNx高熵合金。将配备好的合金原料放入炉内，关闭炉门，抽真空，然后充入氩气，通电开始熔炼；试样至少重复熔炼5次，以确保合金成分均匀；对熔炼后的铸锭进行锻造，再将锻造后的FeCoCrNiMnNx高熵合金进行在1100℃下保温6h的固溶处理；高熵合金块体的轧制；对轧制后的合金在800℃下保温6h后，取出空冷。本发明在保持高塑性的前提下，明显提高合金的强度。

【技术领域】

本发明属于金属材料技术领域，具体是指一种含氮FeCoCrNiMn高熵合金及其制备方法。

【背景技术】

高熵合金是新型金属材料，具有独特的成分设计理念，一般含有五个或五个以上合金元素，每种合金元素的含量经常是等摩尔比的。独特的成分使高熵合金具有独特的性能，通过合理的成分和工艺设计，高熵合金可呈现出传统合金无法比拟的优越综合性能，如高的强度与硬度，优异的耐磨性、耐腐蚀性能、高温氧化性能，良好的热稳定性。

FeCoCrNiMn高熵合金是典型的高熵合金，具有很好的塑性和韧性，但其强度低。间隙原子C、N等具有明显的固溶强化作用，但通常会降低塑性。

中国发明专利201410660888.1(一种氮强化的TiZrHfNb基高熵合金及其制备方法)公开了一种氮强化的TiZrHfNb基高熵合金及其制备方法，是通过微合金化N元素来达到间隙原子强化的效果，从而显著提高合金的抗拉强度。工艺如下：将金属原料Ti、Zr、Hf、Nb用机械方法除去氧化皮后按摩尔比精确称量，其它添加元素采用机械去皮、超声清洗或酸洗后按摩尔比精确称量，N元素以氮化物的形式加入；在非自耗真空电弧炉或冷坩埚悬浮炉里熔炼目标合金，利用真空吸铸或浇铸设备获得合金。但该方法获得的氮强化的TiZrHfNb合金性能不高。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于提供一种含氮FeCoCrNiMn高熵合金及其制备方法。

本发明是这样实现的：

一种含氮FeCoCrNiMn高熵合金，所用成分的原子百分数为：铁：5～35％；钴：5～35％；铬：5～35％；镍：5～35％；锰：5～35％；氮：0.01～0.3％。

如上所述的一种含氮FeCoCrNiMn高熵合金的制备方法，包括如下步骤：

第一步：配料：

按设计的合金成分配比进行合金配料，其中氮元素以氮化铬铁的形式掺入，将上所述的高熵合金原料配好，配备不同成分的FeCoCrNiMnNx高熵合金；

第二步：熔炼：

采用感应磁悬浮炉、真空电弧炉或真空感应炉熔炼，在氩气保护下制备CoCrFeMnNiNx高熵合金。将配备好的合金原料放入炉内，关闭炉门，抽真空，然后充入氩气，通电开始熔炼；

试样至少重复熔炼5次，以确保合金成分均匀；

第三步：合金的锻造与固溶处理：

对熔炼后的铸锭进行锻造，再将锻造后的FeCoCrNiMnNx高熵合金进行在1100℃下保温6h的固溶处理；

第四步：高熵合金块体的轧制：

利用线切割技术将锻造退火后的合金切割出长条状轧制样，对轧制样表面进行打磨和清洗，以确保轧制面平整干净；轧制变形采用二辊轧机进行冷轧；

第五步：退火处理：

对轧制后的合金在800℃下保温6h后，取出空冷。