[发明专利]一种高强韧中熵合金的非均匀纳米异构组织

说明书

本发明公开了一种高强韧中熵合金的非均匀纳米异构组织，将粗晶中熵合金板在室温下进行反复轧制，在轧制完的板材上切狗骨头拉伸试样，将试样打磨后用抛光机进行抛光，将试样在温度为650‑800℃的条件下保温50秒至20分钟后空冷，将试样在拉伸机上使用1×10^‑3s^‑1的应变率进行拉伸，将拉伸变形后的试样通过砂纸打磨，再使用抛光机进行抛光，最后将试样进行电解。获得了强度与延性优异匹配的异质结构材料，权衡了粗晶低强度和超细晶、纳米晶延展性低的缺点，并得到一种特殊的再结晶晶粒、亚结构、变形晶粒的组成比例使中熵合金的力学性能达到最优。

技术领域

本发明涉及中熵合金技术领域，具体涉及一种高强韧中熵合金的非均匀纳米异构组织。

背景技术

传统的合金通常由一种基本元素组成，如钢中的Fe，在其中加入少量的合金元素，如C和Cr，分别提高强度和耐腐蚀性。相反，中熵合金(MEAs)和高熵合金(HEAs)打破了传统的溶质和溶剂概念。HEAs被定义为含有五种或五种以上元素的合金，而MEAs以接近等原子比例包含两到四种主元素。目前对等原子比例Cr、Co、Ni中熵合金的研究表明，等原子CoCrNi中熵合金具有面心立方(fcc)结构的单相，其在变形早期形成的纳米孪晶促进了高的加工硬化率，因为孪晶边界阻碍了位错滑移，类似于孪晶诱导塑性，具有较高的强度和硬化速率值，并表现出极高的断裂韧性，特别是在低温下，从而能产生良好的延展性和强度的结合。

典型的异构组织内部的相邻区域间具有显著的力学响应差异、包括强度、塑性、加工硬化等，因而在拉伸变形时，相邻区域间的界面处就会形成应变梯度和背应力导致的加工硬化，在拉伸变形时弥补林位错硬化的不足，特别在高强度水平下，可以获得强度与韧/塑性的良好协调。而通过今年来的研究表明，再结晶晶粒、亚结构、变形晶粒组成比例的不同导致形成的异构中熵合金其力学性能差异十分巨大，CoCrNi中熵合金在制备高性能材料上具有广阔的前景，然而通过传统轧制细化晶粒获得高强度的同时，其延展性会大量的损失，因此通过调控再结晶晶粒、亚结构、变形晶粒组成比例以得到超高强度和高塑性产生了可能，调制产生的高性能异构组织中熵合金的产生符合国家对高性能材料的迫切需求，同时也能给其他金属系统制备高性能材料提供借鉴意义。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高强韧中熵合金的非均匀纳米异构组织，通过热处理方式制备不同再结晶晶粒、亚结构、变形晶粒组成比例得到不同异构非均匀结构材料，权衡了强度与延性，获得了高强度的同时具有良好的延展性，解决了上述背景技术中提到的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高强韧中熵合金的非均匀纳米异构组织，通过将中熵合金进行轧制、热处理得到非均匀纳米异构组织的材料，屈服强度为1050～1334MPa，极限抗拉强度为1234～1405MPa，延展性为15.2～19.3％；所述异构组织包括再结晶晶粒，亚结构和变形晶粒；所述再结晶晶粒、亚结构、变形晶粒的组成比例为78.44～85.57：18.72～21.44：0.42～0.7。

一种高强韧中熵合金的非均匀纳米异构组织的制备方法，制备方法包括如下步骤：

S1、将粗晶中熵合金板在室温下进行反复轧制；

S2、在轧制完的板材上切狗骨头拉伸试样；

S3、将试样打磨后用抛光机进行抛光；

S4、将试样在温度为650-800℃的条件下保温50秒至20分钟后空冷。

优选的，在所述步骤S1中，每次轧制压下量≤5％，最终变形轧制板厚度为初始厚度的10％。

优选的，所述步骤S2中的狗骨头拉伸试样标距尺寸为3×1mm。

优选的，所述步骤S3中的打磨是用砂纸进行打磨；所述的砂纸为800#、1500#或2000#。

优选的，所述步骤S3中抛光的时间为8-15min。