[发明专利]一种高性能细晶FeCoCrNi合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种高性能细晶FeCoCrNi合金的制备方法，包括以下步骤：步骤1，采用激光选区熔化方法打印高熵合金，制备得到打印态FeCoCrNi合金；所述激光选区熔化方法打印方法采用FeCoCrNi等摩尔配比的气雾化球形粉末作为原料；步骤2，将所述打印态FeCoCrNi合金沿打印方向进行压缩，得到压缩后FeCoCrNi合金；步骤3，将所述压缩后FeCoCrNi合金退火1.8～2.2h，冷却后得到高性能细晶FeCoCrNi合金。使用本方法仅需一次压缩及退火循环就可以实现晶粒大幅度细化，极大降低生产成本及加工效率。应用本方法可以显著提高材料的强度及塑性，大大提高其应用范围。

技术领域

本发明属合金材料技术领域，具体涉及一种高性能细晶FeCoCrNi合金的制备方法。

背景技术

高熵合金是近年来被提出的一种新型合金设计理念，其通过在合金系统中使用多个主要元素来提高系统混合熵，以此来实现抑制金属间化合物的形成。因此，合金元素趋向于以固溶体的形式存在，从而极大的提高了高熵合金的力学性能。FeCoCrNi合金是高熵合金的一种，其组织为面心立方结构(FCC)近年来由于其较高的强度及塑性而被越来越多的研究。强度和塑性是材料最重要的两种力学性能，他们之间存在一种平衡难以被打破，在提高其中一种性能的同时往往会引起另一种性能的降低。科学界为了同时提高这两种性能进行了许多尝试，目前最常见的方法就是通过冷轧后退火的手段进行晶粒细化。加大总晶界面积有利于阻碍位错运动而提高强度，同时又能加大变形过程中晶粒间的协同变形以提高塑性，从而到同时提高强度及塑性。

通过冷轧退火进行晶粒细化的原理是通过冷变形增加形变储能，在退火过程中，组织中的形变储能驱动了退火再结晶的进行，再结晶完成后，粗大晶粒变成了细小的等轴晶。但是冷轧步骤繁琐，成本高。通常需要十个以上的冷轧循环以及之后的退火，甚至需要前期热轧及退火才能实现强度塑性同时提高的目的。这主要是由于冷轧使用的都是铸锭，而铸锭本身具有较大的晶粒，而且晶内位错密度极低。冷轧变形的本质是位错的运动，位错运动中受到阻碍较小导致了形变储能难以积累，因此也就难以在单次退火中产生明显的晶粒细化效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高性能细晶FeCoCrNi合金的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高性能细晶FeCoCrNi合金的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，采用激光选区熔化方法打印高熵合金，制备得到打印态FeCoCrNi合金；

所述激光选区熔化方法打印方法采用FeCoCrNi等摩尔配比的气雾化球形粉末作为原料；

步骤2，将所述打印态FeCoCrNi合金沿打印方向进行压缩，压缩量为45～55％，得到压缩后FeCoCrNi合金；

步骤3，将所述压缩后FeCoCrNi合金在700～1100℃退火1.8～2.2h，冷却后得到高性能细晶FeCoCrNi合金。

上述技术方案中，激光选区熔化方法打印高熵合金试样过程为：基板采用不锈钢材质，将基板表面打磨直至无氧化物，用有机溶剂将表面的油污和脏污清洗干净，使用喷砂机进行表面喷砂处理，将高熵合金粉末投入打印机料仓，构建尺寸为预定尺寸的块体，层间旋转角设定为65°～70°以释放残余应力，进行激光器行走离线编程，打印前将打印仓内抽真空，氧气含量低于500ppm，激光功率为180W～220W，层厚30～50μm，线点距35～40μm，扫描速度720～760mm/s，氩气气氛保护，打印获得预定尺寸的打印态FeCoCrNi合金，随仓冷却。

在上述技术方案中，所述步骤1，所述基板采用316L不锈钢，尺寸为250×250×15mm。

在上述技术方案中，所述步骤1，将所述基板表面用角磨机打磨直至无氧化物，用丙酮及酒精分别将表面的油污和脏污清洗干净，使用喷砂机进行表面喷砂处理。