[发明专利]一种高熵合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高熵合金及其制备方法。所述高熵合金的制备方法包括：制备高熵合金球形粉末；采用激光增材制造工艺将所述高熵合金球形粉末成形，得到高熵合金，其中，所述激光增材制造工艺中所用送粉载气为氩氧混合气体。通过本发明提供的制备方法，可以制得含有序氧复合体的高熵合金，且由于用于形成有序氧复合体的供氧方式的不同，制得的高熵合金中氧化物分布更加均匀，进一步提高高熵合金的力学性能及耐辐照性能。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，具体而言，涉及一种高熵合金及其制备方法。

背景技术

研究发现，组织内部含有大量位错和晶格畸变的高熵合金能够表现出优异的力学性能和耐辐照性能。而在高熵合金中引入少量的有序氧复合体可以异常强化高熵合金，同时提高合金的强度和拉伸塑性。这种异常强化作用得益于有序氧复合体对高熵合金中位错的强烈钉扎作用，位错钉扎作用亦会提高合金的耐辐照性能。

然而，现有技术中，包含有序氧复合体的高熵合金的制备仍局限于电弧熔炼合金锭阶段，其是在原材料中引入氧化物，然后采用电弧熔炼形成有序氧结构，但这种方式不可避免地造成合金内部成分偏析，影响成形件的综合性能，且只能制备小尺寸零件，难以制备成工业零部件。

发明内容

本发明解决的问题是通过在原材料中引入氧化物制备包含有序氧复合体的高熵合金的方式易造成合金内部成分偏析，影响成形件性能。

为解决上述问题，本发明提供一种高熵合金的制备方法，包括：

制备高熵合金球形粉末；

采用激光增材制造工艺将所述高熵合金球形粉末成形，得到高熵合金，其中，所述激光增材制造工艺中所用送粉载气为氩氧混合气体。

较优地，所述氩氧混合气体中，氧气的体积占比为1-20％。

较优地，所述送粉载气的压力为0.08-0.25MPa，流量为2-10L/min。

较优地，所述激光增材制造工艺的参数包括：所用激光功率为300-2000W，激光扫描速度为1-30mm/s，送粉率5-90g/min，所用保护气体的流量为5-30L/min，所述保护气体的压力为0.05-0.4Mpa。

较优地，所述制备高熵合金球形粉末包括：通过电弧熔炼法将高熵合金原料得到高熵合金块体，将所述高熵合金块体经破碎、球磨、等离子球化得到所述高熵合金球形粉末。

较优地，所述高熵合金原料包括Zr、Ti元素，还包括W、Ta、Hf、V、Cr、Co、Ni、Fe、Mn、Cu及Al中的至少一种，各元素的摩尔比为Zr：Ti：W：Ta：Hf：V：Cr：Co：Ni：Fe：Mn：Cu：Al为10-25：10-25：0-10：0-10：0-10：0-10：0-10：0-10：0-10：0-10：0-10：0-10：0-10。

较优地，所述等离子球化的过程在等离子球化装置中进行，所述等离子球化装置的输出功率为40kW,送粉速度为50-180g/min，中央气和载气均为氩气，鞘流气为氩氢混合气，其中，所述中央气的流量为15-30L/min，所述载气的流量为2-4L/min，所述鞘流气的流量为50-70L/min。

较优地，对所述高熵合金块体进行破碎、球磨包括：

将所述高熵合金块体破碎成尺寸小于2mm的颗粒，得到高熵合金颗粒，将所述高熵合金颗粒置于不锈钢球磨罐中进行高能球磨，球磨时控制球料比为12-15:1，球磨时间为20-36h，球磨时转速为250-350rpm。

较优地，所述高熵合金球形粉末的粒径为20-120μm。

本发明还提供一种高熵合金，采用如上所述的高熵合金的制备方法制得，所述高熵合金中含有序氧复合体。

本发明相较于现有技术具有的有益效果如下：