[发明专利]一种超高强韧性高熵合金、其制备方法及用途

说明书

本发明提供一种超高强韧性高熵合金、其制备方法及用途。所述超高强韧性高熵合金通式为Ni₃₅Co₃₅Fe₁₀Al_xTi_yB_z,其中8≤x≤10，8≤y≤10，0≤z≤2.5，x、y、z为摩尔百分比。本发明还公开了一种超高强韧性高熵合金的制备方法，包括以下步骤：将Fe、Co、Ni、Al、Ti、B按照配比堆放后采用真空电弧熔炼或真空电弧熔炼，热处理后制备得到超高强韧性高熵合金。本发明超高强韧性高熵合金的综合力学性能卓越，屈服强度和抗拉强度高，且具有优良的加工性能和硬化能力，既可以保证其在工程应用中的安全性，也可以为后续的深加工提供无限可能性。

技术领域

本发明涉及高熵合金技术，尤其涉及一种超高强韧性高熵合金、其制备方法及用途。

背景技术

超高强韧性结构材料在交通运输，城镇建设，节能减排以及国防安全等各个重要领域都起到了至关重要的作用，如广泛应用在铁路桥梁，飞机起落架，高端轴承，精密齿轮，航空发动机壳体等结构件的关键部件中。超高的强度和塑性可以为材料的后续设计和加工提供了无限的可能性，是未来发展轻量化结构设计和节能减排的关键。

高熵合金作为一种新型的合金材料，由于其没有明显的溶质和溶剂原子之分，由于晶格畸变效应，缓慢扩撒效应以及“鸡尾酒”效应，使其较传统合金具有优良的力学性能。

然而由于绝大部分高熵合金材料强度与塑性之间存在矛盾，设计一种显著提升强度和韧性的新型材料具有巨大的意义。目前：单相的合金通常具有良好的延展性，但是强度普遍较低；通过加入大原子半径元素可以引起晶格畸变，显著提升强度，但是会牺牲塑性；TWIP和TRIP效应可以是合金具有优秀的综合性能，但是总的来说，提升仍旧有限。因此研发一种具有超高强韧性的新型高熵合金势在必行。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述结构材料强度与塑性之间矛盾的问题，提出一种超高强韧性高熵合金，该合金的综合力学性能卓越，屈服强度和抗拉强度高，且具有优良的加工性能和硬化能力，既可以保证其在工程应用中的安全性，也可以为后续的深加工提供无限可能性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种超高强韧性高熵合金，其通式为Ni₃₅Co₃₅Fe₁₀Al_xTi_yB_z,其中8≤x≤10，8≤y≤10，0≤z≤2.5，x、y、z为摩尔百分比。

进一步地，通式Ni₃₅Co₃₅Fe₁₀Al_xTi_yB_z中8≤x≤10，8≤y≤10，0≤z≤2。

进一步地，通式Ni₃₅Co₃₅Fe₁₀Al_xTi_yB_z中8≤x≤9，9≤y≤10，0≤z≤2。

本发明的另一个目的还公开了一种超高强韧性高熵合金的制备方法，包括以下步骤：将Fe、Co、Ni、Al、Ti、B按照配比堆放后采用真空电弧熔炼或真空电弧熔炼，热处理后制备得到超高强韧性高熵合金。

进一步地，熔配合金时，所述B放在最下面，所述Al放在中间，所述Ni、Co、Fe和Ti放在最上面。

进一步地，在真空磁悬浮或真空电弧熔炼过程中，抽真空至5×10^-3Pa-3×10^-3Pa，然后反冲氩气至0.03-0.05MPa，能保护所熔炼的合金不发生氧化。

进一步地，所述真空电弧熔炼时，合金铸锭翻转熔炼五至七次，以保证成分均匀。