一種高熵合金及制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種高熵合金及制備方法，所述高熵合金主要選取Nb、W、Cr、Ti、V、Co、Mn元素為原料，其中Nb、W、Cr、Ti、V、Co、Mn元素的摩爾百分比分別為12?16%、12?16%、12?16%、12?16%、12?15.5%、12?15.5%、10?15%，通過在惰性氣體保護下，利用電磁攪拌，進行負壓真空熔煉制得NbWCrTiVCoMn高熵合金，合金的結構為面心立方和體心立方混合結構，所制得的合金耐磨性和硬度均有較大提升，其中維氏硬度HV600以上，合金產品制備原料來源廣、所用設備為常用設備，產品用途廣泛。
【專利說明】
一種高熵合金及制備方法
技術領域
[0001 ]本發明屬于復合材料制備領域，具體涉及一種高熵合金及制備方法。
【背景技術】
[0002]合金是由兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬，經熔煉、燒結或其他方法組合而成具有金屬特性的材料，目前的合金系統大多是以單一組元為基礎發展起來的，阻礙合金向多元方向發展的主要原因是，合金中成分過多會形成金屬間化合物和復雜相，導致合金性能的惡化，給材料的組織和成分分析帶來一些困難，葉均蔚等人提出了一種新型的合金設計理念-高熵合金，引發了關于多組元合金的研究熱潮，高熵合金一般被定義為由五個或五個以上的元素按照等原子比或接近于等原子比合金化，其混合熵高于合金的熔化熵，一般形成固溶體的一類合金，這一合金成分設計理念突破了以一種合金元素為基的傳統合金設計模式，并且可以通過合金成分優化設計，使高熵合金具有高強度、高硬度、耐高溫蠕變、耐高溫氧化和耐腐蝕等優異性能。
[0003]高熵合金是傳統合金之外的另一個合金系列，高熵合金因具有甚高的熵及不易擴散的特性，容易獲得熱穩定性高的固溶相及奈米結構，甚至非晶結構，不同的合金展現不同的特性，其表現可優于傳統合金，現在傳統合金的發展已趨于極限，多主元高熵合金突破了以I種或2種金屬元素為主的傳統合金的發展框架，是依據等原子比、高混合熵這樣的合金設計理念而發展起來的，這種合金的突出特點是具有高熵效應，高熵效應的影響使高熵合金具有許多有別于傳統合金的組織和性能特點，往往表現出顯微結構簡單化、納米析出物及非晶結構、納米晶粒等組織特征和高強度、高硬度、耐磨、耐腐蝕等性能特點。目前人們對高熵合金的研究還處于初始階段，現有的研究表明，作為一個材料研究的新興領域，高熵合金有著很高的研究價值與廣闊的應用前景。

【發明內容】

[0004]一種高熵合金及制備方法，所述高熵合金主要選取他、胃、0、11、￥、0)、111元素為原料，其中Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn 元素的摩爾百分比分別為12-16%、12-16%、12-16%、12-16%、12-15.5%、12-15.5%、I O-15%，通過在惰性氣體保護下，利用電磁攪拌，進行負壓真空熔煉制得NbWCrTiVCoMn高熵合金，合金的結構為面心立方和體心立方混合結構，所制得的合金耐磨性和硬度均有較大提升，其中維氏硬度HV600以上。
[0005]—種高熵合金及制備方法，主要選取Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn元素為原料，其中Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn 元素的摩爾百分比分別為 12-16%、12-16%、12-16%、12-16%、12-15.5%、12-15.5%、10-15%。
[0006]—種高熵合金及制備方法的制備主要步驟如下:
1、按照高熵合金性能要求，按照摩爾百分比稱取Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn原料；
2、將原料進行還原和干燥預處理，去除其中的氧元素以及水分，其中還原在金屬粉末微波還原爐中處理，微波窯內環境溫度控制在200-3000C，干燥放在烘箱中處理，溫度為50-150°(:，時間控制在5-2011;
3、將已經預處理的原料加入坩禍中，進行抽真空處理，充入惰性氣體升溫進行熔煉，其中惰性氣體為氬氣，熔煉過程進行電磁攪拌，其中熔煉電流為30-35A，熔煉電壓為300-330V，熔化后保溫時間為15-30分鐘；
4、將符合要求的溶液進行澆鑄，將溶液倒入已經烘干的潔凈模具內，冷卻后即得NbWCrTiVCoMn 高熵合金。
【具體實施方式】
[0007]實施例1
一種高熵合金及制備方法，選取他、胃、0、11、￥、(:0、111元素為原料，其中他、￥、0、11、￥、Co、Mn元素的摩爾百分比分別為15%、15%、15%、15%、15%、15%、10%。
[0008]—種高熵合金及制備方法的制備主要步驟如下:
1、按照高熵合金性能要求，按照摩爾百分比稱取Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn原料；
2、將原料進行還原和干燥預處理，去除其中的氧元素以及水分，其中還原在金屬粉末微波還原爐中處理，微波窯內環境溫度控制在200°C，干燥放在烘箱中處理，溫度為50°C，時間控制在20h;
3、將已經預處理的原料加入坩禍中，進行抽真空處理，充入惰性氣體升溫進行熔煉，其中惰性氣體為氬氣，熔煉過程進行電磁攪拌，其中熔煉電流為30A，熔煉電壓為330V，熔化后保溫時間為15分鐘；
4、將符合要求的溶液進行澆鑄，將溶液倒入已經烘干的潔凈模具內，冷卻后即得NbWCrTiVCoMn 高熵合金。
[0009]實施例2
一種高熵合金及制備方法，選取他、胃、0、11、￥、(:0、111元素為原料，其中他、￥、0、11、￥、Co、Mn元素的摩爾百分比分別為14%、14%、14%、14%、14%、15%、15%。
[0010]—種高熵合金及制備方法的制備主要步驟如下:
1、按照高熵合金性能要求，按照摩爾百分比稱取Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn原料；
2、將原料進行還原和干燥預處理，去除其中的氧元素以及水分，其中還原在金屬粉末微波還原爐中處理，微波窯內環境溫度控制在300°C，干燥放在烘箱中處理，溫度為50°C，時間控制在20h;
3、將已經預處理的原料加入坩禍中，進行抽真空處理，充入惰性氣體升溫進行熔煉，其中惰性氣體為氬氣，熔煉過程進行電磁攪拌，其中熔煉電流為33A，熔煉電壓為310V，熔化后保溫時間為20分鐘；
4、將符合要求的溶液進行澆鑄，將溶液倒入已經烘干的潔凈模具內，冷卻后即得NbWCrTiVCoMn 高熵合金。
[0011]實施例3
一種高熵合金及制備方法，選取他、胃、0、11、￥、(:0、111元素為原料，其中他、￥、0、11、￥、Co、Mn 元素的摩爾百分比分別為 14.5%、14.5%、14.5%、14.5%、15.5%、15.5%、11%。
[0012]—種高熵合金及制備方法的制備主要步驟如下:
1、按照高熵合金性能要求，按照摩爾百分比稱取Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn原料； 2、將原料進行還原和干燥預處理，去除其中的氧元素以及水分，其中還原在金屬粉末微波還原爐中處理，微波窯內環境溫度控制在300°C，干燥放在烘箱中處理，溫度為80°C，時間控制在18h;
3、將已經預處理的原料加入坩禍中，進行抽真空處理，充入惰性氣體升溫進行熔煉，其中惰性氣體為氬氣，熔煉過程進行電磁攪拌，其中熔煉電流為35A，熔煉電壓為300V，熔化后保溫時間為15分鐘；
4、將符合要求的溶液進行澆鑄，將溶液倒入已經烘干的潔凈模具內，冷卻后即得NbWCrTiVCoMn 高熵合金。
[0013]實施例4
一種高熵合金及制備方法，主要選取他、胃、0、11、￥、(:0、111元素為原料，其中他、￥、(>、T1、V、Co、Mn元素的摩爾百分比分別為14.28%、14.28%、14.28%、14.28%、14.28%、14.28%、14.32%。
[0014]—種高熵合金及制備方法的制備主要步驟如下:
1、按照高熵合金性能要求，按照摩爾百分比稱取Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn原料；
2、將原料進行還原和干燥預處理，去除其中的氧元素以及水分，其中還原在金屬粉末微波還原爐中處理，微波窯內環境溫度控制在300°C，干燥放在烘箱中處理，溫度為70°C，時間控制在1h;
3、將已經預處理的原料加入坩禍中，進行抽真空處理，充入惰性氣體升溫進行熔煉，其中惰性氣體為氬氣，熔煉過程進行電磁攪拌，其中熔煉電流為30A，熔煉電壓為330V，熔化后保溫時間為20分鐘；
4、將符合要求的溶液進行澆鑄，將溶液倒入已經烘干的潔凈模具內，冷卻后即得NbWCrTiVCoMn 高熵合金。
【主權項】
1.一種高熵合金及制備方法，其特征在于，主要選取Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn元素為原料，其中Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn 元素的摩爾百分比分別為 12-16%、12-16%、12-16%、12-16%、12-15.5%、12-15.5%、10-15%。2.根據權利要求1所述的一種高熵合金及制備方法，其特征在于，制備主要步驟如下: (1)、按照高熵合金性能要求，按照摩爾百分比稱取Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn原料； (2)、將原料進行還原和干燥預處理，去除其中的氧元素以及水分，其中還原在金屬粉末微波還原爐中處理，微波窯內環境溫度控制在200-300°C，干燥放在烘箱中處理，溫度為50-150°C，時間控制在5-20h; (3)、將已經預處理的原料加入坩禍中，進行抽真空處理，充入惰性氣體升溫進行熔煉，其中惰性氣體為氬氣，熔煉過程進行電磁攪拌，其中熔煉電流為30-35A，熔煉電壓為300-330V，熔化后保溫時間為15-30分鐘； (4)、將符合要求的溶液進行澆鑄，將溶液倒入已經烘干的潔凈模具內，冷卻后即得NbWCrTiVCoMn 高熵合金。
【文檔編號】C22C30/00GK106048371SQ201610468952
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月25日
【發明人】不公告發明人
【申請人】蕪湖三刀材料科技有限公司