[发明专利]一种纳米L12相沉淀强化FCC基高熵合金的设计方法

权利要求书

1.一种纳米L12相强化的FCC基高熵合金，其特征在于，在面心立方结构的高熵合金中合金化掺入Al、Ti、Cu等L12相形成元素，得到纳米结构类似于L12相(A3B)的形式存在的L12相强化高熵合金。

2.根据权利要求1所述的纳米L12相强化高熵合金，其特征在于，所述的纳米结构L12相(A3B)类似于L12相(Ni3Al)的形式存在，其中亚点阵A、B具有多种元素占据。

3.一种如权利要求1-2任一项所述的一种纳米L12相沉淀强化FCC基高熵合金的设计方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

(1)根据不同元素对相形成的影响，从热力学数据库中定义出组成基体相及析出相合适的元素；

(2)通过对成分种类数量不同的136个合金的分析计算，运用|ΔH_mix|、ΔS_mix、T_melt、VEC这四个参数通过一定的组合设计出参数α，组合结合原子尺寸差来预测FCC相的形成，得出FCC基体相形成的参数范围，并据此调整合适的元素配比；

(3)再对步骤(2)中获得的FCC基体合金进行掺入Al、Ti、Cu等L12相形成元素的合金化处理，通过CALPHAD热力学计算整体合金的平衡相图，优化合金化元素的配比，使得合金倾向于形成FCC+L12两相结构；

(4)通过实验验证步骤(3)合金相位结果，若不满足，则返回步骤(1)。

4.根据权利要求3所述的一种纳米L12相沉淀强化FCC基高熵合金的设计方法，其特征在于：步骤(1)中所述的FCC基体形成元素包括：Fe、Co、Ni、Mn、Cr等3d过渡族元素；L12相形成元素包括：Al、Ti、Nb、Ta、Cu。

5.根据权利要求3所述的一种纳米L12相沉淀强化FCC基高熵合金的设计方法，其特征在于：步骤(2)中所述的|ΔH_mix|、ΔS_mix、T_melt、VEC四个参数的组合方式是通过以下分析得出：ΔH_mix的计算值越负，表示元素间结合力越好，倾向于形成金属间化合物；而ΔH_mix的计算值越正，表示元素越容易偏析，具有液态低混溶性，所以|ΔH_mix|越大，则形成固溶体相越困难，故该项可视为FCC基体形成的阻力；VEC表示元素的价电子浓度值，根据Hume-rothery定律，价电子数越高，元素溶解度越小，故该项可视为FCC基体形成的阻力；而合金混合熵越大，自由能就越小，则越容易形成固溶体，故ΔS_mix·T_melt这一项可视为FCC基体形成的驱动力。

6.根据权利要求3-5任一项所述的一种纳米L12相沉淀强化FCC基高熵合金的设计方法，其特征在于：所述步骤(2)中所述的参数α，其数学表达式为：

7.根据权利要求3所述的一种纳米L12相沉淀强化FCC基高熵合金的设计方法，其特征在于：所述的FCC基体相形成元素的添加含量为70％-80％(at.％)；L12相形成元素的添加含量为20％-30％(at.％)。