[发明专利]一种Ni-Co-Fe-B系共晶高熵合金及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种Ni‑Co‑Fe‑B系共晶高熵合金及其制备方法，所述共晶高熵合金的合金组分为Ni_aCo_bFe_cB_dM_e，M为微量元素，其中，a、b、c、d、e分别为对应元素的摩尔百分比，a15％，b15％，5％≤c≤10％，10≤d≤25％，e≥0％，且a+b+c+d+e＝100。本发明的共晶高熵合金采用悬浮熔炼法制备而成。该共晶高熵合金为共晶层片结构，非金属主元在共晶体系中起到重要作用，片层间距小，强、塑性匹配较好，力学性能优异，流动性强，具有优异的铸造性能，在航空航天、机械工业等领域有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于高熵合金技术领域，具体涉及一种共晶高熵合金及其制备方法和用途。

背景技术

高熵合金(HEAs)打破了传统的合金设计理念，是由多主元元素组成的新型合金，但大部分高熵合金流动性和可铸造性较差，成分不均匀，不利于高熵合金的规模化应用。共晶高熵合金(EHEAs)可同时具有高熵合金和共晶合金的特性，减少铸造缺陷，改善了铸造性能。

申请公布号为CN 109750209 A的发明专利公开的“一种超细晶共晶高熵合金及其制备方法”公布了一种超细晶共晶高熵合金，通式为Al_1.0Cr_1.0Co_xFe_yNi_zMn_iM_j。其中，M为Nb元素、Mo元素、W元素、Ti元素、V元素、Zr元素、Cu元素或Si元素中的一种或多种，0≤x≤1.2，0.6≤y≤1.6，z≤3.2，2.8≤x+z≤3.2,i≤y，0≤i+y≤1.6，0≤j≤0.2。

申请公布号为CN 108950349 B的发明专利公开的“一种CoFeNi₂VZr_x共晶高熵合金及其制备方法”公开了一种CoFeNi₂VZr_x共晶高熵合金，其组成元素Co、Fe、Ni、V、Zr含量按照摩尔比计为1:1:2:1:x，其中x＝0.5～0.6(摩尔比)。

迄今为止，只有很少几种共晶高熵合金体系被报道，满足工程需要的高熵共晶合金尚需进一步研究，尤其是含非金属主元的共晶高熵合金报道非常少，因此，设计和制备含非金属主元的共晶高熵合金具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Ni-Co-Fe-B系共晶高熵合金及其制备方法和用途，以解决高熵合金流动性和可铸造性较差的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种Ni-Co-Fe-B系共晶高熵合金，所述共晶高熵合金的合金组分为Ni_aCo_bFe_cB_dM_e，M为微量元素，其中，a、b、c、d、e分别为对应元素的摩尔百分比，a15％，b15％，5％≤c≤10％，10≤d≤25％，e≥0％，且a+b+c+d+e＝100。

所述M为Si、Al、V、Mo、Cr、Nb、Ti中的一种或几种。

一种Ni-Co-Fe-B系共晶高熵合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用物理法或化学法除合金原料表面氧化皮，并使用乙醇超声波清洗合金原料；

(2)按照所述共晶高熵合金的各组分比例，将合金原料放入悬浮熔炼炉中的石英试管；

(3)将悬浮熔炼炉抽真空后，在悬浮熔炼炉中充入氩气；

(4)熔炼得到具有共晶层片组织的共晶高熵合金。