[发明专利]一种AlFeNiCrMo高熵合金、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种AlFeNiCrMo高熵合金，高熵合金的表达式为Al_aFe_bNi_cCr_dMo_e，表达式中a、b、c、d、e分别为对应各组元的原子比，满足条件：a为0.05～0.5，b为1.0～3.5，c为1.5～4.0，d为1.0～3.5，e为1.0～2.5。将按照设计比例称量的原料混合后进行压坯处理，最后将压坯经真空电弧熔炼工艺熔炼获得上述高熵合金试样。本发明通过去除钴和铜元素，有效解决了因钴和铜元素导致的辐照问题，同时本发明的高熵合金可以通过调整各组元的成分来获得优异的综合力学性能，从而获得兼具优异力学性能和抗辐照损伤性能的高熵合金，为核反应堆压力容器的设计和选材提供一种新思路。

技术领域

本发明涉及高熵合金技术领域，具体涉及一种AlFeNiCrMo高熵合金、制备方法及其应用，特别涉及一种核反应堆压力容器用AlFeNiCrMo高熵合金及其制备方法。

背景技术

反应堆压力容器(RPV)作为核电站全寿期内唯一不可更换的大型关键设备，长期在高温、高压、强辐照环境下运行，其服役能力直接决定了整个核电站的安全性和服役寿命。目前，反应堆压力容器材料主要选用铁素体钢，但这类材料具有冷脆特征，同时在辐照和高温环境下，材料易发生沉淀溶质析出(富Cu团簇)、基质损伤、晶界偏析(如P元素)，最终导致材料发生脆性断裂。因此，亟需开发新型反应堆压力容器用材料，以有效解决目前反应堆压力容器用铁素体钢的低温脆性、辐照脆化难题，提高核动力堆和核电压水堆的安全性和经济性。

高熵合金作为一种新型的多主元合金，具有高强韧性、高热稳定性、耐腐蚀、抗辐照脆化等优异性能，尤其是高熵合金优异的抗辐照损伤性能，能够有效解决传统核反应堆压力容器用钢的辐照脆性难题，展现出了成为新一代核材料的巨大潜力。

从目前公开报导资料来看，目前常规的高熵合金基本都含有Cu或Co元素，而Cu元素是导致现役核反应堆压力容器用钢辐照脆化的重要元素，Co元素则易导致辐照活化。因此，开发核反应堆压力容器用新型无钴无铜高熵合金，对提高核电站的安全运行具有重要意义。

发明内容

基于上述技术背景，本发明提供了一种AlFeNiCrMo高熵合金、制备方法及其应用，通过去除钴和铜元素，有效解决了因钴和铜元素导致的辐照问题，同时本发明通过调整各组元的成分来获得优异的综合力学性能，从而获得兼具优异力学性能和抗辐照损伤性能的AlFeNiCrMo高熵合金，为核反应堆压力容器的设计和选材提供一种新思路。

本发明通过下述技术方案实现：

一种AlFeNiCrMo高熵合金，AlFeNiCrMo高熵合金的表达式为Al_aFe_bNi_cCr_dMo_e，表达式中a、b、c、d、e分别为对应各组元的原子比，且满足以下条件：a为0.05～0.5，b为1.0～3.5，c为1.5～4.0，d为1.0～3.5，e为1.0～2.5。

进一步优选，所述表达式中a、b、c、d、e满足以下条件：a为0.05～0.25，b为1.0～2.0，c为2.5～4.0，d为1.0～2.0，e为0.5～1.5。

进一步优选，所述表达式中a、b、c、d、e满足以下条件：a为0.26～0.5，b为2.1～3.5，c为2.0～4.0，d为2.1～3.5，e为1.6～2.5。

一种AlFeNiCrMo高熵合金的制备方法，用于制备上述任意一种AlFeNiCrMo高熵合金，将按照设计比例称量的原料混合后进行压坯处理，最后将压坯经真空电弧熔炼工艺熔炼获得AlFeNiCrMo高熵合金试样。

进一步优选，含Al元素的原料为Al、AlFe合金、AlNi合金、AlCr合金中的至少一种；

含Fe元素的原料为Fe、AlFe合金、FeNi合金、FeMo合金中的至少一种；