本發(fā)明涉及高熵合金，具體為一種高強韌難熔高熵合金及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、高熵合金是一種由四種或四種以上等量或近似等量金屬元素組成的合金。這種合金的特點是具有高的配置熵，這有助于穩(wěn)定單一的固溶體相，而不是多相結(jié)構(gòu)。高熵合金的研究始于20世紀(jì)90年代，它們因可能具有高強度、高硬度、良好的耐腐蝕性和抗氧化性等優(yōu)異性能而受到材料科學(xué)家的重視。高熵合金在航空航天、醫(yī)療器械、能源產(chǎn)業(yè)、汽車工業(yè)以及工業(yè)工具與模具領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。它們的高溫性能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐腐蝕性使其成為制造發(fā)動機部件、航天器結(jié)構(gòu)、生物植入物、核反應(yīng)堆材料等的理想材料。

2、經(jīng)過檢索，申請?zhí)枮椤?02410224159.5”的中國專利申請公開了“一種高強韌難熔高熵合金的制備方法”，通過反復(fù)加熱，多次塑形，逐步降溫的方式制得高強韌難熔高熵合金，但這種方法過于繁瑣，制作難度大，表面存在氧化層，因此根據(jù)申請人的發(fā)明，發(fā)明了一種能夠快速制備高強韌難熔高熵合金的方法，提高制備效率并且制備出的難熔高熵合金具有超細和均勻微觀結(jié)構(gòu)，解決了高強韌難熔高熵合金制備難，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不細密、不均勻，表面存在氧化層的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高強韌難熔高熵合金及其制備方法，解決了高強韌難熔高熵合金制備難，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不細密、不均勻，表面存在氧化層的問題。

2、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

3、一種高強韌難熔高熵合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

4、s1.取熔煉合金所需的金屬粉末，并按75～85wt％高熵合金tiazrbvcnbdwe+15～25wt％粘接相nifecr2的比例混合均勻制成混合粉末，其中，35％＜a≤60％，0＜b≤50％，0＜c≤30％，0＜d≤25％，0＜e≤15％，且a+b+c+d+e＝100％；

5、s2.將混合后的粉末置于模具中，并放在真空裝置中的磁力攪拌加熱臺上，向真空裝置中注入氬氣；

6、s3.利用激光發(fā)生器產(chǎn)生高功率激光束均勻照射混合粉末表面，使其在5s-15s內(nèi)快速升溫至800-1500℃，使各元素粉末之間燒結(jié)在一起，同時開啟加熱平臺保溫；

7、s4.再次利用高功率激光束照射15s-30s使混合粉末達到熔融狀態(tài)，同時打開磁力攪拌裝置將熔融合金攪拌至混合均勻；

8、s5.待熔融合金混合均勻后再次打開加熱平臺保溫30-50min；

9、s6.關(guān)閉加熱平臺，打開進氣閥門分多次緩慢注入氬氣，同時排出真空裝置中原本的氬氣，已置換真空裝置中的氬氣，使真空裝置內(nèi)部溫度逐步降低，直到內(nèi)部的合金熔融塊完全冷卻，得到tiazrbvcnbdwe+nifecrf高強韌難熔高熵合金。

10、進一步地，所述s3中的激光發(fā)生器位于真空裝置的外部，激光頭貫穿真空裝置的壁面、通過密封圈與真空裝置相連。

11、進一步地，高熵合金tiazrbvcnbdwe與粘接相nifecrf的比例為80wt％：20wt％。

12、進一步地，所述步驟s2、s6中所述氬氣濃度為99.99％，并且注入真空裝置后，真空裝置內(nèi)部氣壓保持60kpa。

13、進一步地，所述步驟s4中磁力攪拌的時間為2-5min。

14、進一步地，所述步驟s6中氬氣分4次注入真空裝置中，分別在在溫度1200℃，1000℃，800℃和50℃時注入并置換真空裝置內(nèi)部的氬氣，注入后分別保持30min，再進行下一次冷卻氬氣的注入。

15、進一步地，所述s3中激光發(fā)生器產(chǎn)生的高功率激光束的功率范圍為2-10kw。

16、進一步地，所述金屬粉末的粒徑為5-105μm的單質(zhì)金屬粉末。

17、根據(jù)所述的制備方法制備的高強韌難熔高熵合金，所述高強韌難熔高熵合金的化學(xué)成分及原子百分比為：75～85wt％高熵合金tiazrbvcnbdwe+15～25wt％粘接相nifecr2，其中，35％＜a≤60％，0＜b≤50％，0＜c≤30％，0＜d≤25％，0＜e≤15％，且a+b+c+d+e＝100％。

18、本發(fā)明提供了的高強韌難熔高熵合金的制備方法。具備以下有益效果：

19、1、本發(fā)明采用高功率激光束進行加熱，加熱更快速，更均勻，通過搭配磁力攪拌裝置還能夠調(diào)控內(nèi)部成分，提高各元素間的溶解度，在凝固階段對熔融合金進行充分?jǐn)嚢瑁肓烁邚婍g因子nifecr2作為粘結(jié)相，從而加快內(nèi)部成分之間相互熔融，使合金內(nèi)部具有超細和均勻微觀結(jié)構(gòu)，同時也極大地提高合金的制備效率，縮短制備時間。

20、2、本發(fā)明采用99.99％的氬氣作為保護氣，冷卻時也采用冷卻氬氣進行冷卻，極大程度地避免制備過程中氧化反應(yīng)產(chǎn)生，使合金純度更高。

21、3、本發(fā)明采用逐步階梯式冷卻方式，減少凝固過程中組織分布不均、裂紋等缺陷。

技術(shù)特征：

1.一種高強韌難熔高熵合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強韌難熔高熵合金的制備方法，其特征在于：所述s3中的激光發(fā)生器位于真空裝置的外部，激光頭貫穿真空裝置的壁面、通過密封圈與真空裝置相連。

3.根據(jù)權(quán)利有要求1所述的高強韌難熔高熵合金的制備方法，其特征在于：高熵合金tiazrbvcnbdwe與粘接相nifecrf的比例為80wt％：20wt％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強韌難熔高熵合金的制備方法，其特征在于：所述步驟s2、s6中所述氬氣濃度為99.99％，并且注入真空裝置后，真空裝置內(nèi)部氣壓保持60kpa。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強韌難熔高熵合金的制備方法，其特征在于：所述步驟s4中磁力攪拌的時間為2-5min。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強韌難熔高熵合金的制備方法，其特征在于：所述步驟s6中氬氣分4次注入真空裝置中，分別在在溫度1200℃，1000℃，800℃和50℃時注入并置換真空裝置內(nèi)部的氬氣，注入后分別保持30min，再進行下一次冷卻氬氣的注入。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強韌難熔高熵合金的制備方法，其特征在于：所述s3中激光發(fā)生器產(chǎn)生的高功率激光束的功率范圍為2-10kw。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強韌難熔高熵合金的制備方法，其特征在于：所述金屬粉末的粒徑為5-105μm的單質(zhì)金屬粉末。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的制備方法制備的高強韌難熔高熵合金。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種高強韌難熔高熵合金及其制備方法，首先按75～85wt％高熵合金Ti<subgt;a</subgt;Zr<subgt;b</subgt;V<subgt;c</subgt;Nb<subgt;d</subgt;W<subgt;e</subgt;+15～25wt％粘接相NiFeCr<subgt;2</subgt;的比例取熔煉合金所需的各組分材料按比例制成混合粉末，其中，35％＜a≤60％，0＜b≤50％，0＜c≤30％，0＜d≤25％，0＜e≤15％，且a+b+c+d+e＝100％；在真空裝置中、氬氣保護氣氛下，利用高功率激光束照射混合粉末，使其快速升溫至熔融狀態(tài)，同時采用磁力攪拌，最后逐步冷卻至室溫。本發(fā)明采用高功率激光束加熱更快速、均勻，結(jié)合磁力攪拌調(diào)控內(nèi)部成分的均勻性，提高各元素之間的溶解度，并引入高強韌因子，從而加快內(nèi)部成分之間相互熔融，使合金內(nèi)部具有超細和均勻微觀結(jié)構(gòu)。同時也極大地提高合金的制備效率，縮短制備時間。

技術(shù)研發(fā)人員：趙悅,呂奕暉,蔡琳,李瑞峰,張曉強,喬磊
受保護的技術(shù)使用者：江蘇科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28