[发明专利]析出强化高熵合金及其制备方法和应用

说明书

本申请涉及一种析出强化高熵合金及其制备方法和应用。其中，高熵合金的化学式为：Fe_aCr_bNi_cTi_dAl_eV_fNb_g；其中，a+b+c+d+e+f+g＝100，a+b+c≤96，10≤a≤60，10≤b≤60，10≤c≤60，0≤d≤4，0≤e≤4，0≤f≤4，0≤g≤4，且d、e、f和g不同时等于0。上述析出强化高熵合金通过在FeCoNiCr系高熵合金基体中添加少量原子比的Ti、Al、V和Nb中的至少一种，可以在高熵合金中调控出大量与基体共格的纳米相。调控出的纳米析出相可以起到阻碍辐照缺陷迁移的作用，提高合金的抗辐照性能。同时，纳米析出相能够达到共格强化的效果进而提高材料的强度，同时也能保持较好的塑性，以得到拉伸强度较高的析出强化高熵合金。

技术领域

本申请涉及高熵合金技术领域，特别是涉及一种析出强化高熵合金及其制备方法和应用。

背景技术

相比于传统合金，高熵合金由于高熵效应、迟滞扩散效应、晶格畸变效应以及鸡尾酒效应等而表现出良好的强度、硬度、耐磨、耐腐蚀和热稳定性等性能优势，进而受到了广泛关注。尽管高熵合金具有优异的综合性能，但面心立方(FCC)结构高熵合金大多强度较低，进而限制了其在工业上的应用。为了提高FCC结构高熵合金的强度，通常使用合金强化手段对其进行强化。其中固溶强化、析出强化、晶界强化、加工硬化等手段是最常用的合金强化手段。然而，传统的合金强化手段对高熵合金的强度的提升效果有限，所得到的高熵合金的拉伸强度仍然较低。

发明内容

基于此，有必要提供一种析出强化高熵合金及其制备方法和应用，其析出强化高熵合金具有较高的拉伸强度。

第一方面，本申请提供一种析出强化高熵合金，所述高熵合金的化学式为：Fe_aCr_bNi_cTi_dAl_eV_fNb_g；

其中，a+b+c+d+e+f+g＝100，a+b+c≤96，10≤a≤60，10≤b≤60，10≤c≤60，0≤d≤4，0≤e≤4，0≤f≤4，0≤g≤4，且d、e、f和g不同时等于0。

在一些实施例中，所述析出强化高熵合金具有单相的面心立方结构。

在一些实施例中，所述析出强化高熵合金的室温抗拉伸强度大于或等于1400MPa且小于或等于1600MPa。

在一些实施例中，所述析出强化高熵合金的室温塑性变形量大于或等于15％且小于或等于25％。

第二方面，本申请提供一种根据上述任一所述的析出强化高熵合金的制备方法，包括：

在保护气体氛围下对金属原料进行熔炼、成型处理，得到中间合金；

将所述中间合金依次进行变形处理和时效处理；

所述金属原料包括Fe、Cr和Ni，所述金属原料还包括Ti、Al、V和Nb中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述变形处理为在室温下对所述中间合金进行轧制。

在其中一个实施例中，所述轧制的形变量为60％～90％。

在其中一个实施例中，所述时效处理包括依次进行的：

第一时效处理：将所述中间合金在900～1000℃下保温0.5～1h后进行水冷；

第二时效处理：将水冷后的所述中间合金在600～800℃下保温2～10h后进行炉冷；

第三时效处理：将所述中间合金炉冷至500～700℃后继续保温8～20h，再于空气中冷却。