[发明专利]一种MoNbTaTiVSix高熵合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种MoNbTaTiVSi_x高熵合金及其制备方法，属于高熵合金材料技术领域；该合金由MoNbTaTiVSi六种元素组成，按照摩尔比计，合金成分为：0.9‑1.2Mo，0.9‑1.2Nb，0.9‑1.2Ta，0.9‑1.2Ti，0.9‑1.2V，0.05‑1Si。该合金通过真空电弧熔炼制成母合金锭后，利用真空吸铸模具制备成棒状样品。该高熵合金的组织结构是单一体心立方结构中析出硅化物沉淀相。由于硅化物的析出，使得该合金与传统金属材料相比，在高温下具有高硬度、高强度、高耐磨性和高耐腐蚀性等优良的性能。

技术领域

本发明涉及金属材料及其制备技术领域，具体涉及一种MoNbTaTiVSi_x高熵合金和制备方法。

背景技术

传统的金属材料是某一种(或两种)元素为主要组元，其他各元素少量或者微量添加所组成的合金体系，高熵合金为近年来热门发展的一类新型合金，其与传统合金最显著的区别在于高熵合金则打破了这种设计思路，多组元近似等摩尔比的高混合熵合金，能够形成简单结构的单相固溶体，而其以高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应、鸡尾酒效应四大核心效应为基础，进而设计出具有多种出色性能的材料，这些效应使得高熵合金具有高强度、高硬度、高耐磨性、高热阻、良好的耐腐蚀性及抗蠕变性能等优点。

美国空军研究实验室的Senkov等人首先于2010年报道了难熔高熵合金，它主要由Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W等难熔金属元素组成，具有高温下的高强度和高耐化学腐蚀性等优异性能，在航空工业，航天工程，发动机制造，化学加工和核电站等领域的具有广泛应用潜力。通过调控合金元素的类型比例或添加如 O、C、Al、Si等非难熔元素以获得更好的性能是当前主要研究方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MoNbTaTiVSi_x高熵合金及其制备方法，该MoNbTaTiVSi_x高熵合金在单一BCC相基体中析出硅化物沉淀相后，在1000℃以上的超高温环境下具有高强度，应用前景广泛。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种MoNbTaTiVSi_x高熵合金，该合金由Mo、Nb、Ta、Ti、V、Si六种元素组成，该合金化学式为：MoNbTaTiVSi_x，x＝0.05-1。

该合金按照摩尔比计的化学成分：Mo 0.9-1.2，Nb 0.9-1.2，Ta 0.9-1.2，Ti 0.9-1.2， V 0.9-1.2，Si 0.05-1。即，合金中Si的原子百分含量为3.8％～16.7％。

该合金按照摩尔比计的优选的化学成分为：Mo 1，Nb 1，Ta 1，Ti 1，V 1，Si 1。

该高熵合金的组织结构为单一体心立方结构中析出硅化物沉淀相，由于硅化物的析出，使得该合金在高温下具有高硬度、高强度、高耐磨性和高耐腐蚀性等优良性能。

该高熵合金随着硅含量的增加，在1200℃时合金屈服强度逐步升高，其中MoNbTaTiVSi合金在1200℃时屈服强度可达658.51MPa。

所述MoNbTaTiVSi_x高熵合金的制备方法，包括如下步骤：

(1)配料：根据合金中各元素摩尔比计算并精确称量Mo、Nb、Ta、Ti、V和 Si元素原料；各元素采用的Si、Mo、Nb、Ta、Ti和V金属单质原料的纯度不低于 99.5％。各元素原料使用前，先用机械及化学方法去除Si、Mo、Nb、Ta、Ti和V 纯金属单质原料表面氧化皮，然后分别依次在蒸馏水和无水乙醇中超声清洗。