[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

说明书

本发明公开一种纳米L1₂相沉淀强化FCC基高熵合金设计方法，通过计算与相形成有关的热物理化学参数‑α预测基体相形成的方法，并结合CALPHAD计算为设计沉淀强化型高熵合金提供计算辅助。方法包括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。选择成分种类数量不同的136个合金，将其分为：单相FCC、单相BCC、FCC+BCC以及SS+IM，运用|ΔH_mix|、ΔS_mix、T_melt、VEC这四个参数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。再采用合金设计的“加法”原则，加入Al、Ti、Cu等L1₂相形成元素来引入第二相，通过CALPHAD计算结合实验来优化添加合金元素的含量。最终制备出具有高密度纳米L1₂相沉淀强化的FCC基高熵合金。

技术领域

本发明属于高熵合金技术领域，具体涉及一种纳米L12相沉淀强化FCC基高熵合金的设计方法。

背景技术

传统的合金设计主要基于一种主要元素与少量添加的多种其他元素形成合金，以获得所需的性能，如耐蚀性、韧性、强度、延展性和热性能。然而，这种策略将合金设计限制在相图的角落，留下广阔的多组分相空间的中心区域未被探索。2004年，由Yeh和Cantor等人提出了一种新的策略，改变了传统合金设计模式，将多种主要合金元素的等原子或近等原子比混合物包括在内，从而产生了高熵合金(high entropy alloy)或多主元合金(multi-principal element alloy)的概念。

对于这样一个多元复杂体系，单从第二相的种类看，通过合金化及热处理等方式，多种不同结构种类的第二相(如:L12、L21、B2有序相以及σ相、η相等)均可稳定存在于高熵合金基体中。通过实验研究第二相沉淀在多组元体系中相稳定性、相组成和相关系的问题，不仅工作量巨大，而且效率低。

发明内容

针对上述问题，相图热力学就可以较为容易地解决，利用相图不仅可以辅助此类沉淀强化型高熵合金的成分设计，开发新型合金成分，还可以有效帮助确定热处理温度以获得不同第二相颗粒，甚至控制第二相的尺寸和形貌。因此，CALPHAD对于高熵合金中第二相强化高熵合金的设计是一种全新且有效的研究手段。