[发明专利]一种低温高强高韧性的高熵合金及其加工方法

权利要求书

1.一种低温高强高韧性的高熵合金，其特征在于：所述高熵合金的母合金分子式为(Fe₄₀Mn₄₀Co₁₀Cr₁₀)_100-x-yC_xTi_y；

其中，x为碳含量，0.6＜x≤0.8wt％；y为钛含量，1.4＜y≤2.4wt％；

按照元素原子百分含量计，所述高熵合金的合金基体Fe₄₀Mn₄₀Co₁₀Cr₁₀中，Fe为35-45％；Mn为35-45％；Co为5-15％；Cr为5-15％。

2.根据权利要求1所述一种低温高强高韧性的高熵合金，其特征在于：所述高熵合金的晶粒尺寸为50-250μm。

3.一种权利要求1或2所述低温高强高韧性的高熵合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，按照母合金(Fe₄₀Mn₄₀Co₁₀Cr₁₀)_100-x-yC_xTi_y的名义成分配料并进行熔炼，得到铸态合金；

其中，x为碳含量，0.6＜x≤0.8wt％或0.4＜x≤0.7at％，

y为钛含量，0.4＜y≤2.0wt％或0.1＜y≤0.4at％；

S2，对所述铸态合金取样检测其均匀性和致密度，若均匀性符合材料化学成分偏差范围属于名义含量且致密度符合最终铸锭无缩孔疏松，则执行步骤S3；否则，执行步骤S4；

S3，检测铸态合金的低温抗拉强度和塑性，若均满足预设要求，则完成制备；否则，执行步骤S4；

S4，对步骤S1得到的铸态合金进行均匀化退火；

S5，对经步骤S4处理的铸态合金进行镦拨处理；

S6，对经步骤S5处理的铸态合金进行低温锻造；

S7，检测经步骤S6处理的铸态合金的低温抗拉强度和塑性，若满足与步骤S3相同的预设要求，则完成制备；否则，执行步骤S8；

S8，对步骤S6低温锻造后的铸态合金进行热处理；

S9，检测经步骤S8处理的铸态合金的低温抗拉强度和塑性，若满足与步骤S3相同的预设要求，则完成制备；否则，执行步骤S10；

S10，判断步骤S1得到的铸态合金的碳含量和钛含量，若碳含量为0.6＜x≤0.8wt％，且钛含量为1.4≤y≤2.4wt％，则废弃该铸态合金；否则，重复执行步骤S3至步骤S10。

4.根据权利要求3所述低温高强高韧性的高熵合金的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述预设要求具体为：低温抗拉强度为500-2000MPa，塑性为10-100％。

5.根据权利要求3所述低温高强高韧性的高熵合金的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述均匀化退火具体为：在真空退火炉内，1000-1300℃下退火8-24h。

6.根据权利要求3所述低温高强高韧性的高熵合金的制备方法，其特征在于，步骤S5中，所述镦拨处理的始锻温度为1000-1100℃，终锻温度为950-1000℃。

7.根据权利要求3所述低温高强高韧性的高熵合金的制备方法，其特征在于，步骤S6中，所述低温锻造的始锻温度为900-1000℃，终锻温度为850-900℃。

8.根据权利要求3所述低温高强高韧性的高熵合金的制备方法，其特征在于，步骤S7中，所述热处理具体为：在真空炉内，850-1100℃下进行10-60min热处理。

9.根据权利要求3所述低温高强高韧性的高熵合金的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述熔炼：单次小于200g，进行多次熔炼。

10.根据权利要求9所述低温高强高韧性的高熵合金的制备方法，其特征在于，所述熔炼的具体方法如下：

按照材料成分对原料进行配比，打磨清洗后将原料放入熔炼炉中，原料总重量应小于熔炼炉的容量；将熔炼炉抽真空至10^-3帕后充入纯度大于99.99％的氮气；

若用电弧炉，将所有原料熔化之后进行搅拌10分钟；冷却后将其翻面，重复上述过程；将材料至少熔炼5遍，保证其均匀性；

若用感应炉，将电流加至400A以上，保证其熔化；至少熔炼5遍。