[发明专利]一种高屈服强度CoCrNi基中熵合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种高屈服强度CoCrNi基中熵合金的制备方法，首先选取(CoCrNi)Al₃Ti₃中熵合金铸锭，轧制成板材后进行均匀化退火处理；其次，将均匀化处理后的板材进行热轧，轧至目标厚度后空冷至室温；将热轧板材在室温下冷轧至目标厚度；将冷轧板材以到温入炉的方式在目标温度下进行保温，完成再结晶退火，随后淬火至室温；将再结晶退火后的板材以到温入炉的方式在目标温度下进行保温，完成时效热处理，随后淬火至室温，即可得到屈服强度为1.2～1.5GPa的中熵合金。本发明通过优化轧制和热处理工艺参数，对(CoCrNi)Al₃Ti₃中熵合金的晶粒尺寸以及析出物含量与形貌进行合理调控，从而实现了保持可观塑性的同时提升了屈服强度的目标。

技术领域

本发明属于金属板材轧制与热处理技术领域，具体地，涉及到一种高屈服强度CoCrNi基中熵合金的制备方法。

背景技术

自2004年高熵合金的概念被提出以来，以高构型熵为设计理念的新型合金层出不穷。得益于“高熵”、“鸡尾酒”、“迟滞扩散”、“高晶格畸变”等效应，高熵合金不仅具有优异的综合性能，而且具有超乎意料的稳定性。

此后，在高熵合金的研究基础上，又一新型合金概念被提出，即中熵合金。中熵合金介于高熵合金与传统合金之间，兼具二者部分优异特征的同时，还有自身独到的优势。其中CoCrNi系中熵合金独树一帜，展现出高度稳定性、良好的可加工性、优异的低温力学性能等优势，有着巨大的研究和应用潜力。等原子比CoCrNi中熵合金在室温下伸长率为60-70％，屈服强度为450MPa，在-77K的低温环境下伸长率提升至90％，屈服强度提升至650MPa。由于其特殊的“低温强化”特征，使其在深海、高原、南北极等寒冷区域有着巨大的服役潜力。但是同大部分面心立方结构的材料相似，低屈服强度是其一项短板，严重制约了其作为结构材料的发展和应用。所以，研究如何在不过分牺牲塑性的前提下提升CoCrNi系中熵合金的屈服强度，对推动其实际应用具有实质性意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种高屈服强度CoCrNi基中熵合金的制备方法，基于细晶强化和析出强化的理念，通过优化轧制和热处理工艺参数，获得高屈服强度的CoCrNi基中熵合金。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

本发明公开了一种高屈服强度CoCrNi基中熵合金的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：选取(CoCrNi)Al₃Ti₃中熵合金铸锭，将其热轧成为板材，随后进行均匀化退火处理；

步骤二：将均匀化退火处理后的板材进行热轧，始轧温度为1100～1150℃，终轧温度为980～950℃，随后空冷至室温；

步骤三：将热轧板在室温环境下进行多道次冷轧，轧至目标厚度；

步骤四：将冷轧板材采取到温入炉的方式放入加热炉中保温一段时间，进行再结晶退火处理，随后淬火至室温；

步骤五：将再结晶退火之后的板材以到温入炉的方式放入加热炉中保温一段时间，进行时效处理，随后淬火至室温。

其中，

步骤一所述的热轧始轧温度为1100～1150℃，终轧温度为980～950℃，分为3～5道次，每道次压下量为18～30％，总变形量为90％，轧至10～15mm厚度。

步骤一所述的均匀化退火温度为1150～1200℃，保温时间为1～4h，冷却方式为空冷。

步骤二所述的热轧分为2～3道次，每道次压下量为16～25％，总变形量为50％，轧至5～7.5mm厚度。

步骤三所述的冷轧分为2～3道次，每道次压下量为20～30％，总变形量为60％，轧至2～3mm厚度。