[发明专利]Re、Ru固溶强化的VNbTiTaRe和VNbTiTaRu高熵合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种Re、Ru固溶强化的VNbTiTaRe和VNbTiTaRu高熵合金及其制备方法，属于高熵合金领域。VNbTiTaRe的原子百分比表达式为V_aNb_bTi_cTa_dRe_e,其中20≤a≤35，20≤b≤35，20≤c≤35，20≤d≤35，5≤e≤20，VNbTiTaRu的原子百分比表达式为V_aNb_bTi_cTa_dRu_e,其中20≤a≤35，20≤b≤35，20≤c≤35，20≤d≤35，5≤e≤20。室温下，V_22.5Nb_22.5Ti_22.5Ta_22.5Re₁₀的屈服强度可达1600MPa，压缩塑性达26％，V_22.5Nb_22.5Ti_22.5Ta_22.5Ru₁₀的屈服强度可达1500MPa，压缩塑性达22％。在1000℃下，V_22.5Nb_22.5Ti_22.5Ta_22.5Re₁₀的屈服强度可达800MPa，压缩塑性达26％，V_22.5Nb_22.5Ti_22.5Ta_22.5Ru₁₀、的屈服强度可达800MPa，压缩塑性达20％。

技术领域

本发明涉及一种Re、Ru固溶强化的VNbTiTaRe和VNbTiTaRu高熵合金及其制备方法，属于高熵合金领域。

背景技术

传统的单主元合金或二主元合金经历几十年的发展已经趋于成熟，某些合金甚至已经到达性能优化的瓶颈。高熵合金突破传统合金单主元的设计方法，开创了合金设计的新方向。由于具有复杂的合金构成及简单的晶体结构，高熵合金表现出了优异的力学性能。高熵合金的发展被认为是最近几十年来合金化理论的三大突破之一，多组元高熵合金的设计思路不同于传统的合金，通过适当调节组元的种类和含量可以开发出大量具有特殊性能的合金体系，而且高熵合金往往具有优良的综合力学性能、物理性能和化学性能。因此，综合考虑高熵合金的实用性、可加工性以及环保性，高熵合金作为结构材料和功能材料都具有广泛的前景。

难熔高熵合金因其在高温下仍具有优异的力学性能而得到广泛的关注，目前最引人关注的MoNbTaVW系列的难熔高熵合金，在1200℃下能够保持超过500MPa的屈服强度。但由于W的熔点过高，材料在熔炼过程中极易产生缺陷。针对这一问题，本发明优选V、Nb、Ti、Ta、Re和V、Nb、Ti、Ta、Ru元素。利用铼、钌元素溶解在晶格中，使得合金在高温条件下仍能具有较高的强度。

最初，叶均蔚教授提出，高熵合金一般由五种及五种以上主元组成，每种主元按照等原子或近等原子比组成，或者每种主元的范围在5％～35％的原子比范围内。叶均蔚从热力学的角度提出，高的混合熵是抑制多主元合金种脆性金属间化合物生成的原因。合金的混合熵主要由原子构型，原子振动组态，磁矩组态以及电子组态等构成，其中，原子构型熵起到主导作用。对于多组元合金而言，组元数越多，组元含量越接近，其混合熵越高。此外，研究者在研究过程中，发现除了混合熵(ΔS_mix)，原子尺寸差(δ)，以及价电子浓度(Valenceelectronic concentration，VEC)，等物性参数均会影响高熵合金的相形成。这些参数表示如下：

VEC＝∑c_iVEC_i (4)