[发明专利]硅化物析出强化难熔高熵合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种硅化物析出强化难熔高熵合金，由Nb、Mo、Ti、V和Si原子组成，晶相由体心立方结构固溶体和分散在体心立方结构固溶体中的共晶结构组成，所述共晶结构由所述体心立方结构固溶体和M₅Si₃硅化物相形成，M₅Si₃硅化物相中的M为金属Nb、Mo、Ti和V。本发明还提供一种上述硅化物析出强化难熔高熵合金的制备方法，该方法主要是采用电弧熔炼法熔炼制得的上述硅化物析出强化难熔高熵合金。本发明提供的上述硅化物析出强化难熔高熵合金具有高强度、高硬度的特性；在高温下具有优异的蠕变性能，抗软化性好的特点。

技术领域

本发明属于高温合金材料领域，具体涉及一种硅化物析出强化难熔高熵合金及其制备方法。

背景技术

航空航天工业的不断发展对高温结构材料提出了越来越高的要求，目前航天飞行器蒙皮使用温度达1000℃以上，而超音速燃烧冲压喷气式发动机的工作温度高达近2000℃。因此航空航天的发展对高温结构材料提出了越来越高的要求，这些材料需要具有更高的使用温度或具有更高的高温强度。

目前已经开发使用的金属或合金材料一般均是以一种元素为主，通过添加少量的其他元素来改善材料的组织与性能。即使应用广泛的Ni基高温合金包含有多种元素，但仍是以Ni元素为主，其含量通常大于50%。多主元合金的提出为开辟更加广阔的合金体系提供了新的发展思路。通过合理的成分选择及制备加工工艺，多主元合金可以形成简单的组织结构，呈现优异的性能，如高硬度、高强度、高的抗高温软化性、良好的耐磨性、耐腐蚀性、低蠕变等，该类合金被定义为高熵合金。

目前报道的构成高熵合金元素集中在Co、Cr、Fe、Ni、Al、Cu和V、Nb、Mo、Ta、W、Hf元素等。由后者构成的高熵合金因熔点较高，又称难熔高熵合金，在高温材料领域应用具有更大的优势。难熔高熵合金体系的所有组成元素主要为难熔金属元素如Ti、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、V等，表现出较好的高温性能，成为非常有潜力的高温结构材料之一。通过在多主元合金中添加其他金属元素或非金属元素可进一步调整合金的性能，有望获得相结构简单，性能优异的合金。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种新型的硅化物析出强化难熔高熵合金及其制备方法，以获得更高强度的难熔高熵合金。

本发明提供一种硅化物析出强化难熔高熵合金，由Nb、Mo、Ti、V和Si原子组成，晶相由体心立方结构固溶体和分散在体心立方结构固溶体中的共晶结构组成，所述共晶结构由所述体心立方结构固溶体和M₅Si₃硅化物相形成，其中，M₅Si₃硅化物相中的M为金属Nb、Mo、Ti和V。硅化物M₅Si₃中的金属元素与硅元素中的摩尔比为5:3。

基于上述硅化物析出强化难熔高熵合金，表达式为xNbyMozTimVnSi，n与x、y、z、m的比值均大于0，且小于等于0.5。其中，该合金表达式表示该合金中的Nb、Mo、Ti、V和Si的摩尔比为x : y : z : m : n。

基于上述，x = y = z = m。