[发明专利]一种抗氧化增材制造用高熵合金微米丝及其合成方法

说明书

本发明属于高熵合金丝材制备技术领域，具体涉及一种抗氧化增材制造用高熵合金微米丝及其合成方法。所述高熵合金成分优选的为Al_0.5CoCr_0.8FeNi_2.5V_0.2。所述合成方法是在高温镍、铁和钴合金的基础上引入抗氧化的Al和Cr元素，获得了单一FCC固溶体结构的新型抗氧化多组元金属合金，此高熵合金微米丝成型为直径10～80微米且长度15～25厘米，显示出高达1.5GPa的抗拉强度和3.53％拉伸塑性，为增材制造领域提供了一种新型的合金丝材，拓宽了该类高熵合金的应用前景，具有极大的发展空间。

技术领域

本发明属于高熵合金丝材制备技术领域，具体涉及一种抗氧化增材制造用高熵合金微米丝及其合成方法。

背景技术

高熵合金是一种新型合金体系，该类合金是基于我国台湾学者叶均蔚和英国学者Cantor于2004年各自独立提出的一种新型合金设计理念。高熵合金的一般定义是指由五种或者五种以上元素且每个组元的百分比在5％～35％之间，按照等摩尔或接近等摩尔比组成的固溶体合金。由于其独特的高熵效应，晶格畸变效应，缓慢扩散效应和“鸡尾酒”效应，高熵合金容易形成固溶体，且与传统合金相比高熵合金具有优异的物理化学性能和力学性能，例如高强、高硬、高塑性、抗高温软化、抗辐照、耐磨等，被认为是最具有应用潜力的新型高性能金属结构材料，已经成为国际固体力学和材料科学领域研究的热点。其中，富镍高熵合金具有高强度、高塑性、优异的强塑协调性、高温稳定性等优势，从而受到科研工作者的广泛工作，在军事、重要结构材料、体育器材等领域具有潜在的应用前景。

高性能的丝材制品对材料的强度和抗疲劳性能提出了极高的要求，目前国内外生产厂家一般采用传统的高碳钢作为生产高性能钢丝绳的原料，其强度是通过大变形量产生得加工硬化实现的，而在此过程其塑性将会大幅度的下降，难以克服高强度与高寿命的无法协调统一的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种抗氧化增材制造用高熵合金微米丝及其合成方法。

本发明在高温镍、铁和钴合金基础上，引入抗氧化元素Al和Cr元素，选定高熵合金成分为Al_0.5-0.7CoCr_0.6-0.8FeNi_2.5-2.7V_0.2-0.4，优选的为Al_0.5CoCr_0.8FeNi_2.5V_0.2；本发明还通过后续退火工艺调控FCC固溶体基体析出L1₂纳米强化相的析出形貌和性质，从而获得具有优异力学性能的抗氧化增材制造用高熵合金微米丝，拓展了该类高熵合金材料的应用前景。

优选的，上述抗氧化增材制造用高熵合金微米丝，所述高熵合金微米丝的直径为10～80微米，长度为15～25厘米，具有高达1.5GPa的抗拉强度和3.53％拉伸塑性。

优选的，上述抗氧化增材制造用高熵合金微米丝，所述高熵合金微米丝在铸态下形成单一FCC固溶体结构，经过高温退火处理后基体仍保持FCC固溶体相结构，并且分布有弥散的L1₂相。

本发明的另一个目的是提供一种抗氧化增材制造用高熵合金微米丝的合成方法，由纯度均≥99.99％的块状的Al、Co、Cr、Fe、Ni、V熔炼成合金锭，合金锭经过真空吸铸法制成合金棒材，合金棒材再通过真空熔炼铜辊甩丝工艺制成高熵合金微米丝。

优选的，抗氧化增材制造用高熵合金微米丝的合成方法，所述合成方法还包括退火工艺：将所述富镍高熵合金微米丝密封于充有0.5个大气压惰性气体的容器中，以10℃/min的速度由室温升温至400-850℃，然后保温退火10min，最后水冷至室温。

优选的，抗氧化增材制造用高熵合金微米丝的合成方法，所述退火温度为400℃。