[发明专利]一种含NiCoCr的非等原子比中/高熵合金及其制备方法

说明书

本发明属于中/高熵合金领域，具体涉及一种含NiCoCr的非等原子比中/高熵合金及其制备方法。所述中/高熵合金成分包括Ni、Co、Cr、M，中/熵合金中各元素的原子百分比分别为：Ni为30％～50％，Co为20％～40％，Cr为10％～30％,M为0％～12％；M选自Al、Ti中的0～2种。其制备方法为：将高纯金属块体原材料按一定比例放入电弧熔炼炉的水冷铜模坩埚内，在氩气氛围的保护下进行熔炼，得到铸态产品。本发明组分设计合理，制备工艺简单可控，所得产品性能优良。

技术领域

本发明属于中/高熵合金领域，具体涉及一种含NiCoCr的非等原子比中/高熵合金及其制备方法，具有优异室温力学性能。

背景技术

中熵合金(Medium-entropy alloys,MEAs)或者高熵合金(High-entropy alloys,HEAs)作为未来极具潜力的结构材料，在工程运用中要求合金具有较好的强度和韧性。在众多追求强韧性兼具的高熵合金体系中，通过添加合金化元素Al和Ti，在高塑性的中/高熵合金基体中沉淀析出或者直接引入第二相粒子可在大幅度提高强度的基础上较大程度地保留塑性。这类沉淀强化的高熵合金基体成分一般为单相的面心立方(FCC)结构，主要选自三至五元的Co、Cr、Fe、Ni、Mn等元素为主的3d过渡族金属体系，如FeCoCrNiMn、FeCoCrNi、FeCoNi、NiCoCr等。在室温下NiCoCr三元合金体系比其他三元体系甚至四元、五元的合金体系塑性更优，但目前研究较多的为等原子比的NiCoCr三元中熵合金或者等原子比的NiCoCr基高熵合金，很少有关于高性能非等原子比的NiCoCr三元中熵合金或者非等原子比的NiCoCr基高熵合金的报道，所以当前高性能非等原子比的NiCoCr基中/高熵合金有待开发。

发明内容

本发明目的在于制备一种具有优异室温力学性能的非等原子比NiCoCr中/高熵合金，通过调节NiCoCr中三种组元的配比获得优良的室温初始塑性，然后引入合金化元素Al和/或Ti，进而获得高体积分数的纳米析出相以提高合金强度，从而制备出具有优异室温力学性能的非等原子比NiCoCr基高熵合金。

本发明首次尝试了富Ni、Co的非等原子比NiCoCr中熵合金，单独添加Al和同时添加Al、Ti的非等原子比NiCoCr基高熵合金；所得产品室温力学性能优良，具有产业应用价值。同时本发明所采用的设计思路具备一定的前瞻性。

本发明采用的技术方案如下：

一种含NiCoCr的非等原子比中/高熵合金；所述中/高熵合金成分包括Ni、Co、Cr、M，中/高熵合金中各元素的原子百分比分别为：Ni为30％～50％，Co为20％～40％，Cr为10％～30％,M为0％～12％；M选自Al、Ti中的0～2种。

作为优选方案之一；本发明一种含NiCoCr的非等原子比中/高熵合金；合金中，镍的原子百分比含量大于钴的原子百分比含量，钴的钴的原子百分比含量大于Cr的原子百分比含量。

本发明一种含NiCoCr的非等原子比中/高熵合金；作为优化方案之一，所述中熵合金中，以原子百分比计：Ni为40％～45％，Co为35％～40％，Cr为15％～20％。

本发明一种含NiCoCr的非等原子比中/高熵合金；作为优选方案，所述中熵合金中，以原子比计：Ni:Co:Cr＝3.5:3:1.5。

本发明一种含NiCoCr的非等原子比中/高熵合金；当前所述中熵合金为Ni_3.5Co₃Cr_1.5中熵合金时，铸态样品的室温拉伸屈服强度为147MPa，抗拉强度为445MPa，断裂延伸率为78.8％，维氏硬度为149HV，显微硬度为2.81GPa，弹性模量为246GPa。

本发明一种含NiCoCr的非等原子比中/高熵合金；作为进一步优化方案，所述M元素由Al构成，各元素的原子百分比分别为：Ni为35％～45％，Co为30％～40％，Cr为10％～20％，Al为5～12％。