[发明专利]一种异构结构高熵合金的冷轧复合激光表面退火工艺方法

说明书

本发明提供了一种异构结构高熵合金的冷轧复合激光表面退火工艺方法，包括：采用真空电弧熔炼技术制备高熵合金铸锭，随后进行均匀化退火热处理，并热锻成板坯；之后高熵合金板坯经过大压下量冷轧变形后，其晶粒尺寸细化至纳米级或者亚微米级；选用不锈钢作为金属隔热板，并对其进行激光切割；最后利用温控半导体激光器对轧后高熵合金进行局部区域的晶粒粗化。采用本发明所述方法最终形成粗晶(晶粒尺寸为微米级或纳米级)和细晶(晶粒尺寸为亚微米级)相互混合的异构结构高熵合金。由于异构结构材料在变形过程中容易形成较强的背应力强化效果，且软相具有较强的加工硬化能力，因此采用本发明所述方法可以制备出高强塑性的异构结构高熵合金。

技术领域

本发明属于异构结构金属材料制备技术领域，特别涉及一种异构结构高熵合金的冷轧复合激光表面退火工艺方法。

背景技术

高熵合金是一种基于混合熵或者构型熵设计理念的新型材料，其在强度、硬度、韧性、热稳定性等方面具有显著优于常规金属材料的特质，并被科学界寄予厚望。与此同时，异构结构打破了传统力学理论中强度与塑性不可兼得的特性。因此，制备异构结构高熵合金是同时改善其强度与塑性的主要工艺方法之一。

申请号为2018110657004.5的专利提出一种异构高熵合金材料及其制备方法，采用制屑、混屑和预压实、塑性变形处理、退火处理制备出具有硬的超细晶与软的粗晶相混合的异构高熵合金。但是，该专利所提出的工艺方法采用碎屑混合机械合金化技术制备高熵合金，工艺流程复杂，且生产效率较低。

申请号为202010205821.4的专利提出一种基于凸轮轧制制备混晶异构材料的系统和方法。首先将加热后的样品送入波浪形板坯预处理装置进行预变形，随后对波浪形板坯进行完全退火，最后将退火后的波浪形板坯轧制成板。这种工艺方法主要是利用波浪形板坯各处的变形量不同，从而获得较软的粗晶相和较硬的细晶相相互混合的异构材料。但是，该专利所提出的工艺方法需要两次塑性变形，故工序比较繁多。

值得注意的上，上述两种梯度结构材料的制备过程中均需采用退火热处理，且退火热处理的时间至少需要1h，这将会增加异构结构材料的制备时间。因此，一种更加高效的异构结构材料制备方法亟待提出。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种异构结构高熵合金的冷轧复合激光表面退火工艺方法。

本发明提供的技术方案如下：

一种异构结构高熵合金的冷轧复合激光表面退火工艺方法，包括如下步骤：

(1)铸锭的冶炼：在高纯氩气气氛下，选用纯度≥99.7wt.％的多种纯金属作为原材料，利用真空电弧熔炼技术制备高熵合金铸锭，并反复熔炼3次以上；

(2)均匀化退火：将高熵合金铸锭进行均匀化退火处理，均匀化退火的保温温度为1000～1200℃，均匀化退火的保温时间为6～32h，均匀化退火的冷却方式为水冷；

(3)热锻：将高熵合金铸锭经过1180～1220℃保温2h后，在1100±30℃热锻成厚度为23～28mm的板坯；

(4)冷轧：将板坯在室温下进行轧制变形，终轧厚度控制在1～3mm，总压下率≥88％；

(5)准备金属隔热板：确定激光表面退火热处理的作用区域，选用不锈钢板作为金属隔热板，要求所述金属隔热板能够完全覆盖住所述作用区域；之后利用激光切割机切割金属隔热板上与所述作用区域对应的部分，要求在激光表面退火热处理的作用区域内，激光切割去除部分占金属隔热板的15～40vol.％；

(6)激光表面退火热处理：将切割后的金属隔热板放置于冷轧后的高熵合金上，并完全覆盖住激光表面退火热处理的作用区域，且金属隔热板上去除部分与所述作用区域位置对应；利用温控半导体激光器从金属隔热板上端入射，对冷轧后的高熵合金进行激光表面退火热处理，要求矩形光斑尺寸为8mm×6mm，退火温度为750～1050℃，扫描速率为1～20mm/s。