利用恒磁场热处理提高高熵合金磁性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用恒磁场热处理提高高熵合金磁性能的方法，经过磁场热处理后，使FeCoNi(CuAl)0.8高熵合金微观结构中BCC相含量增多，磁性能得到改善和提升。本发明专利技术不需要改变合金成分就可以达到提高合金磁性能的目的；本发明专利技术对高熵合金采用磁场热处理，组织结构改变明显，磁性能提高显著；热处理温度相对较低，磁场强度较小的情况下即可大幅度提高合金磁性能。

A method to improve the magnetic properties of high entropy alloy by using constant magnetic field heat treatment

The invention discloses a method of improving the magnetic properties of high entropy alloy by constant magnetic field heat treatment. After heat treatment of magnetic field, the content of BCC phase in the microstructure of FeCoNi (CuAl) 0.8 high entropy alloy increases, and the magnetic property is improved and improved. The invention does not need to change the composition of the alloy can improve the magnetic properties of the alloy; the invention adopts the high entropy alloy magnetic heat treatment, microstructure changes, magnetic properties is obviously increased; the heat treatment temperature is relatively low, the strength of the magnetic field under the condition of small can greatly improve the magnetic properties of the alloy.

【技术实现步骤摘要】
利用恒磁场热处理提高高熵合金磁性能的方法
本专利技术涉及一种高熵合金的热处理工艺，特别是涉及一种FeCoNi(CuAl)0.8高熵合金的热处理工艺，还特别涉及一种利用恒磁场热处理提高高熵合金磁性能的方法，应用于金属合金材料热处理加工

技术介绍
高熵合金起源于20世纪90年代大块非晶合金的开发，由五种及五种以上组元组成，每个组元的原子百分比相等。后来，为了扩大合金设计范围，高熵合金的各组元原子百分比并不局限于等比例，每种组元的比例可以在5at.％与35at.％之间。相比于传统合金，高熵合金的合金组元多，各组元元素的原子之间的作用力和物理性能均有很大差异，这些差异导致高墒合金固溶体形成过程中会存在晶格畸变效应、高熵效应、迟滞扩散效应等特点，使得高墒合金具有简单的结构如FCC相或者BCC相，或者FCC相和BCC相的混合结构；其中FCC相韧性较好，BCC相具有较高的硬度，所以混合相结构的高熵合金具有良好的高温强度、耐高温性、高强度、耐磨性、耐腐蚀性能等。调研发现高熵合金大部分都含有Fe、Co、Ni这三种典型的铁磁性元素，这使得当其满足一定合金成分设计时，可获得良好的磁学性能，有望成为一种磁性材料来进行研究，其中BCC相的磁性能优于FCC相的磁性能，进一步热处理发现，适当的热处理温度可以提高高熵合金的磁性能。美国RDCA公司的Bassett在1959年提出，金属材料热处理时，材料周围加入一个外磁场可以改变其组织及性能，这种方法即所谓的磁场热处理，对高熵合金进行磁场热处理，同样也可以改善合金的组织和磁性能。现有的高熵合金的热处理温度通常较高，浪费能源，对高熵合金材料的磁性能改善作用有限。而为了提高合金磁性能的目的，需要对需要改变合金成分，这有时又要牺牲高熵合金材料的其他性能，不利于高熵合金材料的推广应用。
技术实现思路
为了解决现有技术问题，本专利技术的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种利用恒磁场热处理提高FeCoNi(CuAl)0.8高熵合金磁性能的方法，经过磁场热处理后，使FeCoNi(CuAl)0.8高熵合金微观结构中BCC相含量增多，磁性能得到改善和提升。本专利技术方法能够改善高熵合金组织结构，提高其磁性能。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种利用恒磁场热处理提高FeCoNi(CuAl)0.8高熵合金磁性能的方法，包括如下步骤：a.合金制备：按照合金中Fe、Co、Ni、Cu、Al原子比为1：1：1：0.8：0.8的比例，采用真空电弧熔炼方法，将Fe、Co、Ni、Cu、Al纯金属进行熔炼，得到Fe-Co-Ni-Cu-Al母合金熔体；b.合金材料定型处理和致密性处理：利用铜模吸铸法，将在所述步骤a中得到的Fe-Co-Ni-Cu-Al合金熔体制成具有一定形状和设定尺寸的FeCoNi(CuAl)0.8合金材料；然后对FeCoNi(CuAl)0.8合金材料进行冷轧，将FeCoNi(CuAl)0.8合金材料冷轧压缩不超过10％的体积，得到致密化FeCoNi(CuAl)0.8合金；在进行合金材料定型处理时，利用铜模吸铸法，优选制备FeCoNi(CuAl)0.8合金材料的最大长度尺寸不超过80mm；在进行合金材料定型处理时，利用铜模吸铸法，优选制备FeCoNi(CuAl)0.8合金材料的形状为片状、块状、棒状、丝状或者其他规则形状；c.磁场热处理：在磁场强度不高于1T的匀强磁场下，在退火炉中将在所述步骤b中制备的致密化FeCoNi(CuAl)0.8合金加热至不高于400℃的目标热处理温度，并保温至少1小时，进行恒磁场热处理，随后气冷至室温，即完成对FeCoNi(CuAl)0.8高熵合金磁性能的调控，得到FeCoNi(CuAl)0.8高熵合金产品。优选在磁场强度为0.5～1T的匀强磁场下，对致密化FeCoNi(CuAl)0.8合金进行恒磁场热处理。在进行磁场热处理时，优选以不高于20℃/min的升温速度加热至400℃的目标热处理温度。在完成对FeCoNi(CuAl)0.8高熵合金进行磁场热处理后，优选采用氩气作为保护气，将FeCoNi(CuAl)0.8高熵合金气冷至室温。本专利技术与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：1.本专利技术不需要改变合金成分就可以达到提高合金磁性能的目的；本专利技术对高熵合金采用磁场热处理，组织结构改变明显，磁性能提高显著；热处理温度相对较低，磁场强度较小的情况下即可大幅度提高合金磁性能；2.本专利技术方法工艺简单，工艺成本低，耗能小。附图说明图1是本专利技术实施例一磁场热处理设备图。图2是本专利技术实施例一、实施例二和对比例中高熵合金有无磁场热处理XRD图谱对比。图3是本专利技术实施例一、实施例二和对比例中高熵合金有无磁场热处理SEM形貌图对比。具体实施方式以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本专利技术的优选实施例详述如下：实施例一：在本实施例中，一种利用恒磁场热处理提高FeCoNi(CuAl)0.8高熵合金磁性能的方法，包括如下步骤：a.合金制备：按照合金中Fe、Co、Ni、Cu、Al原子比为1：1：1：0.8：0.8的比例，采用纯度为99.999％的单质Fe、Co、Ni、Cu、Al金属原料，采用真空电弧熔炼方法，将Fe、Co、Ni、Cu、Al纯金属进行熔炼，得到Fe-Co-Ni-Cu-Al母合金熔体；b.合金材料定型处理和致密性处理：利用铜模吸铸法，将在所述步骤a中得到的Fe-Co-Ni-Cu-Al合金熔体制成80mm×10mm×2mm的片状FeCoNi(CuAl)0.8合金材料；然后对FeCoNi(CuAl)0.8合金材料进行冷轧，将FeCoNi(CuAl)0.8合金材料冷轧压缩10％的体积，得到致密化FeCoNi(CuAl)0.8合金；然后利用线切割技术，将得到的片状合金切割成2.8mm×2.4mm×1.4mm的FeCoNi(CuAl)0.8合金薄片；c.磁场热处理：采用磁场热处理设备，参见图1，在磁场强度为0.5T的匀强磁场下，在退火炉中以20℃/min的升温速度加热至400℃的目标热处理温度，将在所述步骤b中制备的FeCoNi(CuAl)0.8合金薄片保温1小时，进行恒磁场热处理，随后通入氩气进行气冷至室温，即完成对FeCoNi(CuAl)0.8高熵合金磁性能的调控，得到FeCoNi(CuAl)0.8高熵合金产品。实施例二：本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：在本实施例中，一种利用恒磁场热处理提高FeCoNi(CuAl)0.8高熵合金磁性能的方法，包括如下步骤：a.合金制备：本步骤与实施例一相同；b.合金材料定型处理和致密性处理：本步骤与实施例一相同；c.磁场热处理：采用磁场热处理设备，在磁场强度为1.0T的匀强磁场下，在退火炉中以20℃/min的升温速度加热至400℃的目标热处理温度，将在所述步骤b中制备的FeCoNi(CuAl)0.8合金薄片保温1小时，进行恒磁场热处理，随后通入氩气进行气冷至室温，即完成对FeCoNi(CuAl)0.8高熵合金磁性能的调控，得到FeCoNi(CuAl)0.8高熵合金产品。对比例：在本对比中，一种FeCoNi(CuAl)0.8高熵合金热处理方法，包括如下步骤：a.合金制备：按照合金中Fe、Co、Ni、Cu、Al原子比为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用恒磁场热处理提高FeCoNi(CuAl)0.8高熵合金磁性能的方法，其特征在于,包括如下步骤：a.合金制备：按照合金中Fe、Co、Ni、Cu、Al原子比为1：1：1：0.8：0.8的比例，采用真空电弧熔炼方法，将Fe、Co、Ni、Cu、Al纯金属进行熔炼，得到Fe‑Co‑Ni‑Cu‑Al母合金熔体；b.合金材料定型处理和致密性处理：利用铜模吸铸法，将在所述步骤a中得到的Fe‑Co‑Ni‑Cu‑Al合金熔体制成具有一定形状和设定尺寸的FeCoNi(CuAl)0.8合金材料；然后对FeCoNi(CuAl)0.8合金材料进行冷轧，将FeCoNi(CuAl)0.8合金材料冷轧压缩不超过10％的体积，得到致密化FeCoNi(CuAl)0.8合金；c.磁场热处理：在磁场强度不高于1T的匀强磁场下，在退火炉中将在所述步骤b中制备的致密化FeCoNi(CuAl)0.8合金加热至不高于400℃的目标热处理温度，并保温至少1小时，进行恒磁场热处理，随后气冷至室温，即完成对FeCoNi(CuAl)0.8高熵合金磁性能的调控，得到FeCoNi(CuAl)0.8高熵合金产品。

【技术特征摘要】
1.一种利用恒磁场热处理提高FeCoNi(CuAl)0.8高熵合金磁性能的方法，其特征在于,包括如下步骤：a.合金制备：按照合金中Fe、Co、Ni、Cu、Al原子比为1：1：1：0.8：0.8的比例，采用真空电弧熔炼方法，将Fe、Co、Ni、Cu、Al纯金属进行熔炼，得到Fe-Co-Ni-Cu-Al母合金熔体；b.合金材料定型处理和致密性处理：利用铜模吸铸法，将在所述步骤a中得到的Fe-Co-Ni-Cu-Al合金熔体制成具有一定形状和设定尺寸的FeCoNi(CuAl)0.8合金材料；然后对FeCoNi(CuAl)0.8合金材料进行冷轧，将FeCoNi(CuAl)0.8合金材料冷轧压缩不超过10％的体积，得到致密化FeCoNi(CuAl)0.8合金；c.磁场热处理：在磁场强度不高于1T的匀强磁场下，在退火炉中将在所述步骤b中制备的致密化FeCoNi(CuAl)0.8合金加热至不高于400℃的目标热处理温度，并保温至少1小时，进行恒磁场热处理，随后气冷至室温，即完成对FeCoNi(CuAl)0.8高熵合金磁性能的调控，得到FeCoNi(CuAl)0.8高熵合金产品。2.根据权利要求1所述利用恒磁场热处理提高FeCoNi(CuAl)0.8高熵合金磁性能的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：禹林业，徐晖，谭晓华，侯雪玲，李忠，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31