[发明专利]一种耐腐蚀高熵合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种耐腐蚀高熵合金的制备方法，通过对高熵合金预合金粉体采用热压预烧结与振荡热压烧结组合的方式，以较低的温度实现了提高高熵合金的耐腐蚀性。在振荡热压烧结前采用传统的热压烧结进行预烧结，增大了样品的初始致密度，之后对样品施加循环振荡压力，在真空的条件下，借助烧结炉内的热场与力场的相互作用，使高熵合金材料的内部缺陷有效减少，抑制了孔隙、孔洞的出现，同时颗粒边界也随着温度的升高逐渐消融，从而使得组织薄弱处受腐蚀的风险大大减小。本发明的热压预烧结与振荡热压烧结组合的方式用于制备耐腐蚀高熵合金，大幅降低了烧结温度，具有绿色、节能的特点。

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，涉及一种耐腐蚀高熵合金的制备方法。

背景技术

目前合金材料通常利用引入微量元素来提高合金的物理化学性能，合金材料在某些特殊性能上比单一金属材料具有更好的性能，如提高材料的强度和硬度、优异的耐腐蚀性、高温软化性能。然而，随着微量元素的加入，合金体系中经常出现结构复杂或脆性相当的金属间化合物，降低了材料的塑形和韧性，对合金材料的应用产生不利影响。高熵合金应运而生，其作为近些年来较为热点的金属材料，高熵合金具备高耐腐蚀性、耐高温抗氧化与高强度高硬度等性能。尤其是近些年来随着科学技术的发展及实际工程应用的需要，高熵合金由于其熵值高、结构相对简单等优势，其耐腐蚀性能开始受到越来越多的关注。

高熵合金的制备方法主要以真空熔炼法和粉末冶金法为主，但真空熔炼法由于在铸造过程中产生热膨胀和冷凝现象，使合金出现了应力分布不均、成分偏析、缩孔和空隙等现象，严重影响了高熵合金的性能，尤其是对所铸合金的相产生影响后进一步阻碍高熵合金的耐腐蚀性能。粉末冶金技术虽然可降低烧结温度、避免组织产生缺陷，但其致密化程度低，形成相复杂，不利于提高高熵合金的致密度，对耐腐蚀高熵合金的制备具有一定的影响。因此，为克服上述现有问题，亟需引入新的技术方案用以提高高熵合金的性能。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐腐蚀高熵合金的制备方法，该方法具有烧结温度低、得到的高熵合金耐腐蚀性好的特点。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种耐腐蚀高熵合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)取高熵合金预合金粉体装入模具中，进行预压成型；

(2)将步骤(1)预压成型后装有高熵合金预合金粉体的模具放入烧结炉中，对样品进行预压加载、抽真空，升温至设定温度T₁后进入保温状态，对样品进行热压预烧结；

(3)对步骤(2)热压预烧结完成后的样品继续升温，达到设定温度T₂时升压进行振荡热压烧结，完成后冷却，冷却过程对样品施加恒定压力，冷却完成后即得最终产物。

进一步地，所述步骤(3)升压速率为2MPa/min，振荡热压压力中值为40～65MPa，振幅±1～±10MPa，振荡频率为1～5Hz。

进一步地，所述步骤(3)升温速率为8℃/min，设定温度T₂为1000～1100℃，保温时间0.5～1h。

进一步地，所述步骤(3)冷却过程中施加的恒定压力为40～65MPa。

进一步地，所述步骤(2)升温速率为8℃/min，设定温度T₁为500～700℃，保温时间0.25～0.5h。

进一步地，所述步骤(2)热压预烧结施加的压力为10～30MPa；预压加载压力为1.4MPa，加载速率为1.4MPa/min。

进一步地，所述步骤(1)预压成型的压力为7MPa，时间为15min。

进一步地，所述步骤(1)高熵合金预合金粉体为AlCoCrNiFe，各元素之比为1:1:1:1:1，各元素的纯度＞99.6％。