[发明专利]一种大尺寸规则坯锭难熔高熵合金及其制备方法

权利要求书

1.一种大尺寸规则坯锭难熔高熵合金的制备方法，其特征在于，所述合金由铌、钽、钛、钒、锆元素组成，分子式为 (NbTaTi)_xV_yZr_1-3x-y，其中15%x25%，15%y25%；所述合金由以下步骤制备：以铌、钽、钛、钒、锆块状单质为原料，通过砂纸打磨块状原料表面，去除表面氧化物，在水和酒精中超声清洗，干燥备用；按照各元素质量百分比称取预处理的金属小块体，进行原料配置；将配好的钛和锆放入磁悬浮熔炼炉水冷紫铜坩埚内，反复抽真空，往炉内充入高纯保护气体至近常压后熔炼，调整电流至600A，熔炼时间为2min；以相同条件熔炼铌和钽，调整电流至650A，熔炼时间为2min；再熔炼新形成铌钽合金与钒，调整电流至600A，熔炼2min；最后将铌钽钒合金与钛锆合金熔炼，调整电流至600A，熔炼2min，得到高熵合金；每炉合金翻转熔炼3-5次以保证熔炼合金组织和成分的均匀性；熔炼结束后，倾倒坩埚将合金熔液带电浇铸在多功能水冷成型模具内，得到大尺寸规则坯锭的难熔高熵合金，所述模具主要包括：圆柱体型腔、矩形型腔以及水冷系统三部分；模具为整体式焊接结构，其中，一侧为圆柱体型腔，另一侧为设有T形滑块和矩形垫块的矩形型腔，水冷系统布置在型腔周围，模具体内部整体式水冷、T形滑块与长方体组件局部水冷，两种型腔设有导流斜坡，使用户根据需求选择棒状、块状、环状规则形状坯锭。

2.根据权利要求1所述的一种大尺寸规则坯锭难熔高熵合金的制备方法，其特征在于，配料时使用铌、钽、钛、钒、锆单质元素的纯度均在99.9%以上。

3.根据权利要求1所述的一种大尺寸规则坯锭难熔高熵合金的制备方法，其特征在于，磁悬浮熔炼炉内先反复抽真空至3×10^-3-9×10^-1Pa，后往炉内充高纯保护气体至近常压，该保护气体是氩气、氦气惰性气体，其纯度为99.999%。

4.根据权利要求1所述的一种大尺寸规则坯锭难熔高熵合金的制备方法，其特征在于：所述多功能水冷成型模具圆柱体型腔尺寸为Φ150×200mm，通过更换其内的任意套件，该套件是不同直径的圆柱件、圆柱跟方柱组合件，套件直径或长宽为30-120mm，得到棒状铸锭直经为Φ150mm、圆环状和铜钱状铸锭外径为Φ150mm，内径为30-120mm；矩形型腔的长宽高为10-150mm，通过调节T形滑块的位置，跟型腔对面距离30-150mm和更换任意矩形垫块，得到块状铸锭长宽高为10-150mm。

5.根据权利要求1所述的一种大尺寸规则坯锭难熔高熵合金的制备方法，其特征在于：所述的型腔导流斜坡角度为30-60°，冷却水压不低于0.2MPa，水温不超过60℃。