耐熔铝腐蚀的高熵合金及其制备方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种耐熔铝腐蚀的高熵合金及其制备方法。所述高熵合金制备方法包括前处理步骤：分别清洗、干燥Al、Co、Cr、Fe及Ni；配料步骤：将摩尔比为x:1:1:1:1的所述Al、Co、Cr、Fe及Ni混合得到材料混合物；以及熔炼步骤：将所述材料混合物放入非自耗真空电弧熔炼炉，并将所述非自耗真空电弧熔炼炉抽真空，当所述非自耗真空电弧熔炼炉内部真空度达到3×10

【技术实现步骤摘要】
耐熔铝腐蚀的高熵合金及其制备方法
本专利技术涉及金属材料制备
，尤其涉及一种耐熔铝腐蚀的高熵合金及其制备方法。
技术介绍
铝及铝合金因其良好的机械性能、较高的比强度、优异的抗疲劳和耐蚀性以及良好的导电性，广泛应用于航空航天、交通、能源、电力等领域。热浸镀铝是继热浸镀锌之后发展起来的一种高效防护工艺。无论是铝的冶炼、压铸，还是热浸镀都涉及到铝液及铝合金的熔体。由于其高活性，熔铝是腐蚀性最强的金属之一。对金属及金属氧化物会造成严重的腐蚀，导致生产装备因腐蚀失效，使用寿命缩短，严重影响产品质量和生产效益。因此，金属材料的耐铝液腐蚀问题是制约铝工业发展的关键因素。
技术实现思路
因此，本专利技术实施例提供的一种耐熔铝腐蚀的高熵合金及其制备方法，可提升高熵合金的耐熔铝腐蚀性能、延长高熵合金产品的使用寿命之目的。一方面，本专利技术实施例提供的一种耐熔铝腐蚀的高熵合金制备方法，包括：前处理步骤：分别清洗、干燥Al、Co、Cr、Fe及Ni；配料步骤：将摩尔比为x:1:1:1:1的所述Al、Co、Cr、Fe及Ni混合得到材料混合物，其中x的取值范围为0.5～1；以及熔炼步骤：将所述材料混合物放入非自耗真空电弧熔炼炉，并将所述非自耗真空电弧熔炼炉抽真空，当所述非自耗真空电弧熔炼炉内部真空度达到3×10-3Pa时充入高纯氩气清洗3～5次，再充入高纯氩气使所述非自耗真空电弧熔炼炉内的气压保持在0.8～0.9个大气压，启动所述非自耗真空电弧熔炼炉并按照预设熔炼方式熔炼所述材料混合物得到AlxCoCrFeNi高熵合金，其中所述预设熔炼方式包括反复翻转熔炼所述材料混合物4～6次，每次熔炼的时间为9～10min，每次熔炼包括：起弧电流为30A并保持1min，然后电流提升到60A并保持0.5min，然后电流提升至90A并保持。在本专利技术的一个实施例中，所述高熵合金制备方法还包括：预氧化处理步骤：将所述AlxCoCrFeNi高熵合金放入管式炉中保温氧化10h～30h后随炉冷却以在所述AlxCoCrFeNi高熵合金表面形成AlxCoCrFeNi高熵合金氧化膜，其中保温氧化温度为800℃～1000℃。另一方面，本专利技术实施例提供的一种耐熔铝腐蚀的高熵合金制备方法，包括：将具有预设摩尔比的铝、钴、铬、铁及钛混合得到材料混合物；将所述材料混合物放入熔炼炉，对所述熔炼炉进行抽真空、清洗、并向所述熔炼炉中充入高纯氩气将所述熔炼炉内的气压保持在预设气压；以及按照预设熔炼方式熔炼所述材料混合物得到高熵合金。在本专利技术的一个实施例中，所述铝、钴、铬、铁及钛的所述预设摩尔比为x:1:1:1:1，其中x的取值范围为0.5～1。在本专利技术的一个实施例中，所述预设熔炼方式包括反复翻转熔炼所述材料混合物4～6次，每次熔炼的时间为9～10min，每次熔炼包括：起弧电流为30A并保持1min，然后电流提升到60A并保持0.5min，然后电流提升至90A并保持。在本专利技术的一个实施例中，所述高熵合金制备方法还包括：对所述高熵合金进行预氧化处理以在所述高熵合金的表面形成氧化膜。又一方面，本专利技术实施例提供了一种耐熔铝腐蚀的高熵合金，所述高熵合金的组成包括Al、Co、Cr、Fe以及Ni，其中所述Al、Co、Cr、Fe以及Ni的摩尔比为x:1:1:1:1，x的取值范围为0.5～1。在本专利技术的一个实施例中，所述高熵合金中所述Al、Co、Cr、Fe以及Ni的摩尔比为0.5:1:1:1:1，所述高熵合金的晶体结构为面心立方结构。在本专利技术的一个实施例中，所述高熵合金中所述Al、Co、Cr、Fe以及Ni的摩尔比为1:1:1:1:1，所述高熵合金的晶体结构为体心立方结构。在本专利技术的一个实施例中，所述高熵合金表面还包括氧化膜，所述氧化膜包括金属氧化物。上述技术方案可以具有如下一个或多个优点：本专利技术实施例提供的高熵合金制备方法通过以摩尔比为(0.5～1)：1:1:1:1的Al、Co、Cr、Fe及Ni为材料、按照预设熔炼方式进行熔炼得到AlxCoCrFeNi高熵合金。实验结果表明，与铸铁和316不锈钢相比，得到的AlxCoCrFeNi高熵合金的耐铝液腐蚀性能得到显著提升。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例提供的一种高熵合金制备方法的流程示意图。图2为本专利技术一实施例提供的另一种高熵合金制备方法的流程示意图。图3为Al0.5CoCrFeNi高熵合金的X射线衍射图谱。图4为Al0.5CoCrFeNi高熵合金的扫描电镜图。图5为预氧化后Al0.5CoCrFeNi高熵合金的X射线衍射图谱。图6为预氧化后Al0.5CoCrFeNi高熵合金的扫描电镜图。图7为AlCoCrFeNi高熵合金的X射线衍射图谱。图8为AlCoCrFeNi高熵合金的扫描电镜图。图9为预氧化后AlCoCrFeNi高熵合金的扫描电镜图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见图1，其为本专利技术一实施例提供的一种耐熔铝腐蚀的高熵合金制备方法的流程示意图。具体地，本专利技术一实施例提供的高熵合金制备方法包括：S11：将具有预设摩尔比的铝、钴、铬、铁及钛混合得到材料混合物。S13：将所述材料混合物放入熔炼炉，对所述熔炼炉进行抽真空、清洗、并向所述熔炼炉中充入高纯氩气将所述熔炼炉内的气压保持在预设气压。S15：按照预设熔炼方式熔炼所述材料混合物得到高熵合金。另外，如图2所示，在步骤S11之前，本专利技术实施例提供的高熵合金制备方法还包括：S10：分别清洗、干燥所述铝、钴、铬、铁及钛。再者，在步骤S15之后，本专利技术实施例提供的高熵合金制备方法还包括：S17：对所述高熵合金进行预氧化处理以在所述高熵合金的表面形成氧化膜。为便于更好地理解本专利技术实施例，下面将对本专利技术实施例提供的高熵合金制备方法进行详细说明。在步骤S10中，分别将材料进行清洗和干燥。此处的材料例如为纯净度不低于99.99％的颗粒状或者块状Al、Co、Cr、Fe及Ni，其粒径范围例如为0.5～1.2mm。例如，将Al放入容器例如烧杯中，并向容器中加入丙酮溶液，再将容器放置于超声波振荡器中清洗20～30min，之后再向容器中加入乙醇，然后将容器放入超声波振荡器中再次清洗20～30min，最后将Al放置于干燥设备例如干燥箱中进行干燥。以相同的方法对Co、Cr、Fe及Ni进行清洗和干燥，以备熔炼。通过清洗和干燥，降低了Al、Co、Cr、Fe及Ni中的杂质成分，有利于制备耐腐蚀性能更好的合金。此处的超声波振荡器也可以采用其它具有类似功能的振荡设备，本专利技术不以此为限。在步骤S11中，Al、Co、Cr、Fe及Ni的预设摩尔比例如为x:1:1:1:1，其中x的取值范围为0.5～1。采用合适的设备或工具例如精确度为0.1mg的光电分析天平按照预设摩尔比称取适量的Al本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐熔铝腐蚀的高熵合金制备方法，其特征在于，包括：前处理步骤：分别清洗、干燥Al、Co、Cr、Fe及Ni；配料步骤：将摩尔比为x:1:1:1:1的所述Al、Co、Cr、Fe及Ni混合得到材料混合物，其中x的取值范围为0.5～1；以及熔炼步骤：将所述材料混合物放入非自耗真空电弧熔炼炉，并将所述非自耗真空电弧熔炼炉抽真空，当所述非自耗真空电弧熔炼炉内部真空度达到3×10

【技术特征摘要】
1.一种耐熔铝腐蚀的高熵合金制备方法，其特征在于，包括：前处理步骤：分别清洗、干燥Al、Co、Cr、Fe及Ni；配料步骤：将摩尔比为x:1:1:1:1的所述Al、Co、Cr、Fe及Ni混合得到材料混合物，其中x的取值范围为0.5～1；以及熔炼步骤：将所述材料混合物放入非自耗真空电弧熔炼炉，并将所述非自耗真空电弧熔炼炉抽真空，当所述非自耗真空电弧熔炼炉内部真空度达到3×10-3Pa时充入高纯氩气清洗3～5次，再充入高纯氩气使所述非自耗真空电弧熔炼炉内的气压保持在0.8～0.9个大气压，启动所述非自耗真空电弧熔炼炉并按照预设熔炼方式熔炼所述材料混合物得到AlxCoCrFeNi高熵合金，其中所述预设熔炼方式包括反复翻转熔炼所述材料混合物4～6次，每次熔炼的时间为9～10min，每次熔炼包括：起弧电流为30A并保持1min，然后电流提升到60A并保持0.5min，然后电流提升至90A并保持。2.根据权利要求1所述的高熵合金制备方法，其特征在于，还包括：预氧化处理步骤：将所述AlxCoCrFeNi高熵合金放入管式炉中保温氧化10h～30h后随炉冷却以在所述AlxCoCrFeNi高熵合金表面形成AlxCoCrFeNi高熵合金氧化膜，其中保温氧化温度为800℃～1000℃。3.一种耐熔铝腐蚀的高熵合金制备方法，其特征在于，包括：将具有预设摩尔比的铝、钴、铬、铁及钛混合得到材料混合物；将所述材料混合物放入熔炼炉，对所述熔炼炉进行抽真空、清洗、并向所述熔...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹付成，张卓，代威，谢小龙，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43