[发明专利]一种基于固溶及析出强化效应的高熵合金及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于固溶及析出强化效应的高熵合金，所述基于固溶及析出强化效应的高熵合金以原子的摩尔比计，具有如式(Ⅰ)所示的通式：Al_xTi_y(CrFeNi)_100‑x‑y (Ⅰ)，其中，0＜x≤10，0＜y≤10。本发明通过在不含稀有元素Co的CrFeNi合金基体加入少量的Al和Ti，得到了兼具强度和韧性，并且在较高温度下具有良好稳定性的基于固溶及析出强化效应的高熵合金材料。

技术领域

本发明涉及合金材料领域，更具体地，涉及一种基于固溶及析出强化效应的高熵合金及其制备方法。

背景技术

基于固溶及析出强化效应的高熵合金作为目前一种新颖的合金材料，改变了传统合金以某单一成分为主元的合金设计思想，其以多种元素为主元，却更易形成简单的固溶体结构，且和传统合金相比显示出更优异的性能，尤其在力学行为方面具有优异表现，如具有高强度、高硬度、良好的耐磨耐蚀性以及抗高温软化等。因其全新的设计理念和独特的微观结构与性能，基于固溶及析出强化效应的高熵合金成为继非晶合金后又一热点金属材料研究领域，而如何在现有性能基础上开发出强度与塑性配合最佳的合金成分体系，是基于固溶及析出强化效应的高熵合金领域持续的研究热点之一。

目前强度与塑性配合较好的基于固溶及析出强化效应的高熵合金一般都含有元素Co，但是元素Co为战略稀缺元素，价格昂贵，因此，开发出不含Co元素但仍能保持优异力学性能的基于固溶及析出强化效应的高熵合金体系，不仅能为低成本基于固溶及析出强化效应的高熵合金体系的开发提供思路和研究基础，还可降低经济成本。

中国专利申请CN106086486A公开了一种Al-Ti-Cr-Fe-Ni-V的基于固溶及析出强化效应的高熵合金，其强韧性匹配良好，但是该技术方案使用了V元素，由于V元素与Cr、Fe、Ni等合金常用元素相容性较差并且对于不同元素具有不同亲和性，因此会导致固溶体晶格发生明显变形并转变为坚硬但非常脆σ相，从而使合金的塑性显著恶化。此外，因V元素在高温下生成的氧化物熔点较低具有易挥发特性，因此不能有效地形成致密的氧化层保护膜，所以V元素使合金的抗高温氧化性能急剧恶化。因此，含有V元素使得基于固溶及析出强化效应的高熵合金的抗高温氧化性能不稳定。

有鉴于此，特提出本发明申请。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于固溶及析出强化效应的高熵合金及其制备方法。

本发明实施例提供一种基于固溶及析出强化效应的高熵合金，所述高熵合金以原子的摩尔比计，具有如式(Ⅰ)所示的通式：

Al_xTi_y(CrFeNi)_100-x-y (Ⅰ)

其中，0＜x≤10，0＜y≤10。

作为一种案例，所述式(Ⅰ)中，x:y＝2。

作为一种案例，所述式(Ⅰ)中，x＝2、4、6或8。

作为一种案例，所述基于固溶及析出强化效应的高熵合金具有单相FCC或FCC+BCC双相结构，且呈树枝晶组织。

作为一种案例，所述式(Ⅰ)中，x＝4时，所述基于固溶及析出强化效应的高熵合金的抗拉强度为630MPa，拉伸断后伸长率为35％。

本发明还涉及所述的基于固溶及析出强化效应的高熵合金的制备方法，所述制备方法包括：在等原子比的CrFeNi基体中，按照配方量添加Al、Ti，进行熔炼，得到所述的基于固溶及析出强化效应的高熵合金。

作为一种案例，所述的基于固溶及析出强化效应的高熵合金的制备方法包括如下步骤：

(1)利用SiC砂纸和砂轮机去除单质Al、Ti、Cr、Fe和Ni表面杂质和氧化物，使用丙酮清洗；