[发明专利]一种高耐蚀的非晶高熵合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高耐蚀的非晶高熵合金及其制备方法，该高熵合金按该高熵合金按原子分数：Fe：15％～20％、Cr：7～15％、Al：7～15％、Cu：2～8％、Ni：20％～27％、Si：25％～35％。本发明主要利用机械合金化非平衡制备工艺，将金属和非金属(铁粉、铬粉、铝粉、铜粉、镍粉和硅粉)按照一定比例均匀混合后研磨，形成非晶高熵合金粉末。在晶化温度以下，将非晶高熵合金粉末进行超高压固结，冷却至室温，最终获得高硬度、耐腐蚀的大块非晶高熵合金。该大块非晶高熵合金硬度达到1100～1120HV，抗腐蚀能力远远超过304L不锈钢，能够满足特殊场合的使用需求。

技术领域

本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种高硬度、耐腐蚀的大块非晶高熵合金及其制备方法。

背景技术

大块非晶合金没有晶态材料的长程有序，因而不存在影响合金性能的空位、位错、层错、晶界等缺陷，具有优异的力学性能。同时，大块非晶合金在结构和成分上都比晶态合金更均匀，因而具有更高的抗腐蚀性能。由于诸多的优异特点，大块非晶材料在机械、通讯、航空航天、汽车工业、化学工业、运动器材乃至国防军事上具有广泛的应用潜力。因而大块非晶材料一直是材料研究中的一个热门研究领域，研发合适的工艺获取大块非晶材料是材料研究工作者的长期努力目标。然而，大块非晶材料主要是通过液态金属直接快速凝固的方式进行制备的。虽然液态金属快速凝固法在直接制备大块非晶材料方面比较有吸引力，但是这些方法只能应用在那些非晶形成能力极强的合金系中，并且所制备的合金样品的最大尺寸限制在几十mm以下。因此，为了克服液态金属直接凝固法制备大块非晶材料在尺寸上受到的限制，利用非晶粉末来制备大块非晶将是一条重要的途径。

发明内容

本发明提供一种高硬度、耐腐蚀的大块非晶高熵合金及其制备方法，该方法制备的大块非晶高熵合金具有优异的腐蚀性能和较好的力学性能，达到了高硬度、耐腐蚀高熵合金的要求。

为达到上述目的，本发明采用的如下技术方案：

一种高耐蚀的非晶高熵合金，按该高熵合金按原子分数：Fe：15％～20％、Cr：7～15％、Al：7～15％、Cu：2～8％、Ni：20％～27％、Si：25％～35％，其余为杂质。

一种高耐蚀的非晶高熵合金的制备方法，

1、将铁粉、铬粉、铝粉、铜粉、镍粉和硅粉配制并混合均匀后装入棒磨罐中，同时将振动棒磨机的棒磨罐抽真空至-0.8～-0.95KPa，然后向其中充入保护气体(氩气)，将混合粉体机械研磨25～35h，其中设置振动棒磨机的转速为800～1000rmp/min，振幅10～15mm，长度为500～600mm不锈钢棒作为棒磨介质，棒料比为50:1～70:1。

2、研磨结束后将振动棒磨机的棒磨罐抽真空至-0.8～-0.95KPa，然后向其中充入无水乙醇，其中充入的无水乙醇的体积为振动棒磨机内棒磨罐容积的10～15％。继续研磨30～40min后将非晶态高熵合金粉末取出。

3、将粉末静置20～30h后滤去上层清液，置于真空干燥箱中。其中，首先将干燥箱抽真空至-0.8～-0.95KPa，然后升温至70～75℃干燥8～12h，得到非晶态高熵合金粉末，将该粉末真空封装保存。

4、在晶化温度以下，利用超高压固结技术将非晶态高熵合金粉末制备成大块非晶快材。具体如下：

1)在金刚石模具腔体内表面铺放一层石墨纸，形成还原性环境，同时有利于超高压固结后顺利取样。

2)将制得的非晶态高熵合金粉末装入金刚石模具中，经过振实粉末，放入高压六面顶压机进行超高压固结。

3)在进行超高压固结时，在室温下升压至1～2GPa并保压10～30min，然后升高压强至4～5GPa，再以10～20℃/min的升温速度升温至300～375℃，并在该条件下热压固结0.5～1.0h。