[发明专利]一种钴铁镍钒锆系共晶高熵合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种钴铁镍钒锆系共晶高熵合金及其制备方法，涉及合金材料技术领域。本发明提供的钴铁镍钒锆系共晶高熵合金，化学式为CoFeNi_1.5VZr_x，x的取值范围为0.3～0.6。本发明提供的钴铁镍钒锆系共晶高熵合金中添加了Zr元素，与其他元素配合使用，提高了高熵合金的强度和耐蚀性。

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，具体涉及一种钴铁镍钒锆系共晶高熵合金及其制备方法。

背景技术

高熵合金是一种新型合金材料，与普通合金以一种元素为主元的设计思路不同，高熵合金由多种元素组成，这使得高熵合金有许多良好的性能，如耐磨性、抗氧化以及良好的力学性能。然而，高熵合金由固溶体组成，在熔炼时流动性很差，容易产生缩孔以及浇不足等铸造缺陷，严重阻碍了其应用。为了提高其流动性，共晶高熵合金的概念被提出来，共晶高熵合金结合了共晶合金良好的流动性以及高熵合金的优异性能。

当前，共晶高熵合金的组元通常可以分为两种，一种为高熵基体元素，例如Co、Cr、Fe和Ni，这些元素之间有着近乎于零的混合焓以及很小的原子半径差异，在高熵合金中这些元素倾向于形成无序的固溶体基体；另一种是共晶形成元素，包括Hf、Ta、Nb和Al等元素，它们与高熵基体元素之间有着很大的混合焓值，倾向于与基体元素形成金属间化合物相。

虽然共晶高熵合金具有很多优异的性能，但其强度一般不高，耐蚀性也比较差。因此，需要开发一种新的共晶高熵合金成分，获得高强且耐蚀的高熵合金。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钴铁镍钒锆系共晶高熵合金及其制备方法，本发明提供的钴铁镍钒锆系共晶高熵合金具有较高的强度和耐蚀性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种钴铁镍钒锆系共晶高熵合金，化学式为CoFeNi_1.5VZr_x，x的取值范围为0.3～0.6。

优选地，所述钴铁镍钒锆系共晶高熵合金的相组成包括体心立方相和Laves相；所述Laves相由镍和锆生成。

优选地，所述Laves相的体积含量为30％～70％。

本发明提供了上述技术方案所述钴铁镍钒锆系共晶高熵合金的制备方法，包括以下步骤：

将高熵合金原料进行熔炼和冷却，得到钴铁镍钒锆系共晶高熵合金；所述高熵合金原料的配比与上述技术方案所述CoFeNi_1.5VZr_x的成分一致。

优选地，所述熔炼在保护气氛中进行。

优选地，提供所述保护气氛的方法包括：先对炉体进行抽真空，然后通入保护气体。

优选地，所述熔炼的温度为1500℃～1950℃。

优选地，所述熔炼和冷却包括：将高熵合金原料进行第一次熔炼，经第一次冷却后得到合金锭；将所述合金锭翻转后进行下一次熔炼和下一次冷却，重复上述熔炼和冷却步骤多次。

优选地，所述高熵合金原料的杂质含量低于0.1wt％。

优选地，所述高熵合金原料在进行熔炼前，还包括预处理；所述预处理包括去除氧化皮和超声清洗。

本发明提供了一种钴铁镍钒锆系共晶高熵合金，化学式为CoFeNi_1.5VZr_x，x的取值范围为0.3～0.6。在本发明中，Co、Fe、Ni和V元素具有相似的原子半径且元素彼此之间的混合焓趋近于零，熔炼时倾向于形成单相固溶体。Zr具有较高的比强度，它的表面易形成一层氧化膜，具有很好的耐高温和耐蚀性。本发明提供的钴铁镍钒锆系共晶高熵合金中添加了Zr元素，与其他元素配合使用，提高了高熵合金的强度和耐蚀性。