[发明专利]一种多元素掺杂增强增韧的高熵合金及其制备方法

权利要求书

1.一种多元素掺杂强韧化的高熵合金，其特征在于：所述高熵合金成分由Al、Co、Cr、Fe、Ni、M组成，各元素的原子百分比分别为：Al为16%~22%，Co为16%~22%，Cr为16%~22%，Fe为16%~22%，Ni为16%~22%；所述高熵合金的Ω值为1.1~1.5，δ值为6.2~6.8；所述M由Zr、Ti构成；所述高熵合金中，以原子百分比计：Ti为4%~6%，Zr为0.01~2%；

或

所述高熵合金成分由Al、Co、Cr、Fe、Ni、Zr和Hf组成，各元素的原子百分比分别为Al为19%~20%，Co为19%~20%，Cr为19%~20%，Fe为19%~20%，Ni为19%~20%，Hf为0.001~1%，Zr为0.001~0.2%；所述高熵合金的Ω值为1.1~1.5，δ值为6.2~6.8；

或

所述高熵合金成分由Al、Co、Cr、Fe、Ni、Ti和Hf组成，各元素的原子百分比分别为Al为17%~21%，Co为17%~21%，Cr为17%~21%，Fe为17%~21%，Ni为17%~21%，Ti为3%~5%，Hf为0.001~2%；所述高熵合金的Ω值为1.1~1.5，δ值为6.2~6.8；

其中；

式中，δ为原子尺寸差，c_i和r_i是高熵合金中第i种元素的原子分数和原子半径，∆H_mix是合金的混合焓，∆H_{ij mix}是高熵合金中第i种元素和第j种元素二元体系的混合焓，T_m是通过各元素的百分比计算得到的熔点，∆S_mix是合金的混合熵。

2.根据权利要求1所述的一种多元素掺杂强韧化的高熵合金，其特征在于：所述高熵合金中，以原子百分比计：Ti为4.7%~4.75%，Zr为0.9~0.95%。

3.根据权利要求2所述的一种多元素掺杂强韧化的高熵合金，其特征在于：所述高熵合金中，以原子比计：Al:Co:Cr:Fe:Ni:Ti:Zr=20:20:20:20:20:5:1。

4.根据权利要求3所述的一种多元素掺杂强韧化的高熵合金，其特征在于：所述高熵合金为AlCoCrFeNiTi_0.25Zr_0.05高熵合金时，其室温压缩的屈服强度为1926MPa，断裂强度为3046MPa，压缩率为35%，比强度为276 MPa·cm³g^-1，维氏硬度为778HV。

5.一种制备权利要求1-4任意一项所述多元素掺杂强韧化的高熵合金的方法，其特征在于：包括以下具体步骤：

（1）使用SiC砂纸将纯度不小于99.99%的Al、Co、Cr、Fe、Ni、M金属原材料表面的氧化层去除，然后置于超声清洗仪中用酒精清洗，取出后自然风干；

（2）按照设计的原子百分比，称重配料；

（3）按照金属熔点的从低到高的顺序，依次将原材料放入真空电弧熔炼炉的铜坩埚中，在真空度至少为2.5×10^-3Pa的环境下通入高纯氩气；

（4）首先熔炼纯钛，吸收炉腔内残余的氧气；然后对合金进行熔炼，电弧保持时间在20~30秒，并同时进行电磁搅拌，待合金冷却后将其翻转，如此重复4次以上；得到产品。