[发明专利]FeCrVTiCu高熵合金及其制备方法

说明书

本发明涉及FeCrVTiCu高熵合金及其制备方法，属于合金材料及其制备技术领域。本发明解决的技术问题是提供一种高强度的FeCrVTiCu高熵合金。该FeCrVTiCu高熵合金，包含Fe、Cr、V、Ti、Cu五种金属元素，且按原子百分比计，V：8～12％，Cr：18～23％，Ti：18～23％，Cu：18～23％，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明的FeCrVTiCu高熵合金组分构成合理、合金的强度较高，满足用于轴承、结构承重构件等材料对力学性能的要求。同时，本发明的制备工艺简单、操作方便、生产成本较低，可实现大尺寸铸锭的制备，适于工业化生产。

技术领域

本发明涉及FeCrVTiCu高熵合金及其制备方法，属于合金材料及其制备技术领域。

背景技术

高熵合金是有五种及五种以上元素等摩尔比或近摩尔比的形式组成的一类新型合金，具有熵值高、扩散慢、晶格畸变大及“鸡尾酒”效应的特点。自中国台湾叶均蔚教授于1996年提出高熵合金这一新概念以来，高熵合金受到了国内外材料科学研究者的广泛关注。研究者从不同的合金成分体系出发，对高熵合金的组织与性能开展了不同的研究。叶均蔚教授提出这一概念之后，对FeAlCuNiCrCoTi中的五种或五种以上元素形成高熵合金的机械性能、组织形貌等多方面研究。之后把这一技术授予了工研院，由学术研究转变为产业开发，在镀膜、高温性能、微观结构、相图模拟等方面取得了重大突破，进一步地把高熵合金引入工业生产。高熵合金通常为体心立方结构(body-centered-cubic,BCC)或面心立方结构(face-centered cubic，FCC)的固溶体,一般认为高熵效应是形成这种独特固溶体结构的主要原因。

国内北科大张勇教授等从高熵合金的形成条件入手，提出了高熵合金形成固溶体的结构三原则，以及大块非金合金和高熵合金的合金化作用。西北有色金属研究院王峰等人对低密度NbTiAlVZr高熵合金的微观组织性能以及热处理对高熵合金的影响方面进行了研究。张博文等研究了FeCrVTix高熵合金的组织与性能，发现FeCrVTix高熵合金的硬度与Ω值成反比，随着Ω值增加而硬度降低.在力学性能方面，FeCrVTiMo这一成分具有最高的屈服强度。铸态FeCrVTiMnW高熵合金由BCC1和BCC2相组成，时效1000h时合金的抗压强度达到最大值1994MPa，随后初生α相发生聚集，合金的塑性下降，抗压强度也随之下降。目前，BCC基高熵合金面临的问题是室温塑性差，导致加工比较困难，高温强度却略显不足。

目前国内对于高性能高熵合金的研究也取得一定的进展，如中国专利CN201410386446.2公开的一种由FCC和BCC结构组成AlCrFeNiCuMo高熵合金具有较好的硬度、较高的压缩强度和突出的耐蚀性能，然而该方法制备工艺复杂，粉末冶金方法使得材料存在偏析、空洞和疏松等可能性。

中国专利CN200810063807.4公开了一种高熵合金的复合材料，其在高熵合金中通过原位自生和外部加入一定体积的增强相(如TiC、TiB2等)，然而该合金材料具体通过电弧熔炼、感应熔炼、自蔓延-熔铸等方法制造，工艺复杂，且所获产品中的增强相欠均匀，高温性能表现也欠佳。

中国专利CN201610414014.7公开了一种FeSiBAlNiCo块体高熵合金，该高熵合金的包括FCC、BCC、金属间化合物FeSi和FeB，合金硬度为1100HV以上，然而该高熵合金粉末冶金制备工艺复杂，材料内部的空洞严重影响材料拉伸性能、疲劳性能等；等离子烧结技术制备难以得到组织均匀、性能稳定的合金材料，在熔炼过程中低熔点金属容易蒸发和烧损，导致合金成分难以控制，铸锭成分不均匀。

发明内容

针对以上缺陷，本发明解决的技术问题是提供一种高强度的FeCrVTiCu高熵合金。

本发明FeCrVTiCu高熵合金，包含Fe、Cr、V、Ti、Cu五种金属元素，且按原子百分比计，V：8～12％，Cr：18～23％，Ti：18～23％，Cu：18～23％，其余为Fe及不可避免的杂质。