[发明专利]一种核用中熵合金体系及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种低活化、耐高温、高强度、高韧性的FeCrV系中熵合金材料体系，由三种低活化元素Fe、Cr、V组成，其中，Fe、Cr、V的原子摩尔比依次为1:1:1；所述FeCrV系中熵合金材料体系还包括第四种低活化元素M，其中，Fe、Cr、V和M的原子摩尔比依次为1:1:1:x，0.1＜x≤0.5，M为Ni、Zn的任一种，所述FeCrV系中熵合金材料体系具有BCC+Laves的双相结构。

2.制备权利要求1所述的低活化、耐高温、高强度、高韧性的FeCrV系中熵合金材料体系的方法，包括如下步骤：

1)原料处理和称料配比

以Fe、Cr、V和M金属单质为原料，按照Fe、Cr、V和M的原子摩尔比为1:1:1:x，0.1＜x≤0.5的配比称料，其中，M为Ni、Zn的任一种，

2)真空磁悬浮电弧熔炼

将称好的金属原料置于非自耗真空磁悬浮感应熔炼炉中，抽真空，充氩气，在50Pa的高纯度氩气氛围中，熔炼；

3)退火热处理

熔炼结束后，维持50Pa的高纯度氩气氛围，自然冷却至室温后，将纽扣状铸态合金密封在充有高纯氩气的石英管中，并在800～1500℃的温度范围内进行退火热时效处理24～72h，得到低活化、耐高温、高强度、高韧性的FeCrV系中熵合金。

3.根据权利要求2所述的制备低活化、耐高温、高强度、高韧性的FeCrV系中熵合金材料体系的方法，其特征在于：步骤2)的操作为：将称好的金属原料置于非自耗真空磁悬浮感应熔炼炉中，对放置熔炼原料的非自耗真空磁悬浮电弧熔炼炉进行抽真空，当真空度降低为3×10^-3Pa时，充氩气，当真空度为50Pa时，停止充氩，重复以上步骤，使熔炼炉炉腔置于真空度为50Pa的高纯度氩气氛围中，打开熔炼控制开关，开始熔炼，非自耗真空电弧熔炼炉熔炼电流为170～220A，单次熔炼时间为50～70s，使金属单质原材料全部熔化并且混合均匀，然后关闭熔炼控制开关，等合金铸锭自然冷却凝固以后，再通过相同的方法和流程反复翻转熔炼，一共熔炼5～7次。

4.权利要求1所述的低活化、耐高温、高强度、高韧性的FeCrV系中熵合金材料体系在核能系统或强酸性环境或液态金属环境中的应用。

5.根据权利要求4所述的低活化、耐高温、高强度、高韧性的FeCrV系中熵合金材料体系的应用，其特征在于：所述应用为：

1)用作加速器驱动次临界反应堆系统的散裂靶结构材料、次临界反应堆堆芯组件材料或者堆芯组件材料的涂层材料；

2)用作聚变堆系统的面向等离子体第一壁材料或者做为面向等离子体第一壁材料的涂层材料；

3)用作第四代核裂变反应堆的堆芯燃料包壳或者做为第四代核裂变反应堆的堆芯燃料包壳的涂层材料；

4)用于强酸性溶液容器材料、液态金属包裹结构材料或者液态金属包裹结构材料的涂层材料。