[发明专利]一种铝基轻质中熵合金的制备及轧制工艺方法

说明书

本发明涉及一种铝基轻质中熵合金的制备和轧制工艺方法，属于金属材料领域。所涉及到的中熵合金的原子表达式为Al_xLi_yMg_zZn_uCu_v，下标表示各对应合金元素的摩尔百分比,其中x+y+z+u+v＝100，x＝72～85，y＝1～4，z＝1～4，u＝12～16，v＝1～4。所述轻质中熵合金是通过空气中感应熔炼、精炼、扒渣、晶粒细化、热轧、冷轧等步骤制成的。本发明的涉及的轧制工艺方法可以克服轻质中熵合金铸态拉伸强度和塑性低的缺点，显著提高合金拉伸强度。目前，铝合金在航空航天、汽车电子等高端制造业的广泛应用，使得人们对其成本、强度和塑性提出了更高的要求。本发明所涉及的制备及轧制工艺方法制备出铝基轻质中熵合金具高强、高韧的特点，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于金属材料制备技术领域，具体涉及一种高强度铝基轻质中熵合金轧制工艺方法。

背景技术

高性能轻质合金板材是航天航空、交通运输、建筑等领域迫切需要的，目前通用的轻质合金方面如铝合金、镁合金、钛合金等材料，由于性能或质量或资源或经济学因素还不能适应工业需要。因此，研究开发新型高性能轻质合金材料在国防工业及某些民用工业领域具有紧迫性。

高熵合金是近年来伴随大块非晶合金和新型高温合金研究而发展的新金属材料，由于具有高的混合熵，在合金中很难区别溶质和溶剂，并且已经发现这类合金具有许多优异的性能，如高强度，高韧性，耐腐蚀，耐磨损，高的抗高温软化能力等。基于提高体系熵值的设计理念，发明人设计了一种高强度铝基轻质中熵合金，并已申请发明专利(专利号：201811216996.4)。采用真空感应熔炼制备，其压缩强度高达1GPa，但是拉伸性能较差。基于前一发明的基础，本发明设计了一种开放式的制备方法，可大大降低成本，同时，设计了一套适合合金板材加工的轧制工艺方法，用以改善前一发明存在的一些问题。

发明内容

针对上述现状，本发明要解决的技术问题是提供一种高强度铝基轻质中熵合金制备和轧制工艺方法，以解决现有的中熵合金拉压性能与拉伸性能不对称的问题。

为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种高铝基轻质中熵合金的制备及轧制工艺方法，所述的铝基轻质中熵合金的分子式为Al_xLi_yMg_zZn_uCu_v，下标表示各对应合金元素的原子摩尔百分比，各成分配比误差在±0.2％范围内，其中x+y+z+u+v＝100，x＝72～85，y＝1～4，z＝1～4，u＝12～16，v＝1～4。

具体制备及轧制方法主要包括以下步骤：

步骤1：熔炼：铝锭用盐酸酸洗并干燥，其他原料也保持干燥。控制熔炼炉温度，在不同温度下依次将铝、铝铜合金、锌和镁锂合金投入到熔化炉中，控制温度进行感应熔炼，制得混合熔融金属液。

步骤2：精炼、扒渣、晶粒细化：将步骤1制得的熔金属液降温至720℃，加入块状氯化物精炼剂，用石墨钟罩将其压入熔体中。再加入除渣剂CLPbD，用钢勺进行扒渣处理。最后加入晶粒细化剂Al-Ti-B，待熔化后测温，在熔体温度达到720℃时，进行扒渣处理。

步骤3：热轧：将步骤2制备的块体合金切成20mm厚度，在控制的温度下先保温，再进行多道次热轧处理，接着空冷至室温，制得高强度铝基轻质中熵合金中间样品，厚度为4mm；

步骤4：冷轧：将步骤3制得的合金中间样品进行多道次冷轧，制得高强度铝基轻质中熵合金，最终制得合金板材样品其最终厚度为1.5mm。

进一步地，步骤1中涉及的高强度铝基轻质中熵合金铸锭制备方式为开放式环境条下传统感应熔炼方法制备，无保护气氛围及真空环境要求。