一种合金中元素含量的筛选方法技术

一种合金中元素含量的筛选方法，预先制备立方铸锭，并在立方铸锭一侧掏楔形豁口，随后将与楔形豁口尺寸相同的纯金属片或多元合金金属片嵌入立方铸锭中，采用真空电弧熔炼的方式在30～40kW下进行微区熔炼，然后通过扫描电镜得到不同区域的组织结构，根据不同的组织结构，筛选出合金中某一元素的含量范围。本发明专利技术的方法与传统高熵合金研究工艺相比，大大简化了合金熔炼工作量，缩短了研发时间，显著节省人力、物力，本发明专利技术的方法适用于新型高熵合金开发及性能测试研究领域。

A Screening Method for Element Content in Alloys

【技术实现步骤摘要】
一种合金中元素含量的筛选方法
本专利技术属高温用合金材料领域，具体涉及一种合金中元素含量的筛选方法，适用于新型高熵合金开发及性能测试研究领域。
技术介绍
随着人们对材料性能要求的不断提高，传统的以单一元素为主要组元的合金以逐渐难以满足越发严苛的使用要求。上世纪九十年代台湾学者提出高熵合金的理念以来，迅速成为国内外各大科研机构的研究热点。然而，由于高熵合金中往往具有多个组元成分，传统的相图以不再适用，相图计算软件也无法对合金的组织进行有效预测。因此，目前对高熵合金的研发往往基于庞大的正交试验，浪费了大量的人力和资源。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种合金中元素含量的筛选方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种合金中元素含量的筛选方法，预先制备立方铸锭，并在立方铸锭一侧掏楔形豁口，随后将与楔形豁口尺寸相同的纯金属片或多元合金金属片嵌入立方铸锭中，采用真空电弧熔炼的方式在30～40kW下进行微区熔炼，然后通过扫描电镜得到不同区域的组织结构，根据不同的组织结构，确定出合金中某一元素的含量范围。本专利技术进一步的改进在于，微区熔炼的区域小于2×5×5cm。本专利技术进一步的改进在于，预先制备立方铸锭的具体过程为：采用真空熔炼浇注母合金锭，然后采用负压吸铸成型工艺，制备立方铸锭。本专利技术进一步的改进在于，立方铸锭长a、宽b、高c及楔形豁口最深处的深度h满足：5b≥a≥3b；2c≥b≥c；c≥1.5h。本专利技术进一步的改进在于，立方铸锭长a为12cm、宽b为4cm、高c为2cm，楔形豁口最深处的深度h为5mm。本专利技术进一步的改进在于，由楔形豁口区较浅一侧向较深一侧进行微区熔炼。本专利技术进一步的改进在于，熔炼后熔池深度m、熔池宽度n与纯金属片或多元合金金属片厚度t的关系满足：m≥1.2h；n≥2t。本专利技术进一步的改进在于，熔炼后熔池深度m为1mm，熔池宽度n为1.2cm，纯金属片或的多元合金金属片厚度t为5mm。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：本专利技术通过立方铸锭一侧掏楔形豁口，随后将与楔形豁口尺寸相同的纯金属片或多元合金金属片嵌入立方铸锭中，采用真空电弧熔炼的方式在30～40kW下进行微区熔炼，然后通过扫描电镜得到不同区域的组织结构，根据不同的组织结构，确定出合金中某一元素的含量范围。本专利技术的方法与传统高熵合金研究工艺相比，通过一次冶炼过程就可以获得多种组分的合金，大大简化了合金熔炼的工作量，为新型合金的研发提供了更为明确的研发方向，缩短了新型合金研发周期，显著节省人力、物力。本专利技术的方法适用于新型高熵合金开发及性能测试研究领域。附图说明图1为含有楔形豁口的立方铸锭示意图；图2为采用本专利技术方法熔铸后熔融区0mm位置的织结构。图3为采用本专利技术方法熔铸后熔融区0-2.5mm位置的织结构。图4为采用本专利技术方法熔铸后熔融区5mm位置的织结构。其中，1为立方铸锭，2为楔形豁口。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细说明。参见图1，本专利技术的一种合金中元素含量的筛选方法为，预先制备立方铸锭1，并在立方铸锭1一侧掏楔形豁口2，随后将与楔形豁口尺寸相同的纯金属片或成分均匀的多元合金金属片嵌入立方铸锭中，采用真空电弧熔炼的方式进行低功率下(30～40kW)微区熔炼(<2×5×5cm)，根据组织，不同位置的组织结构，根据不同组织结构，筛选出合金中某一元素的含量范围。其中，预先制备成型立方铸锭具体过程为：采用真空熔炼浇注母合金锭，并采用负压吸铸成型工艺，制备成立方铸锭1。立方铸锭长a、宽b、高c及楔形豁口最深处的深度h满足：5b≥a≥3b；2c≥b≥c；c≥1.5h。立方铸锭长a为12cm、宽b为4cm、高c为2cm，楔形豁口最深处的深度h为5mm。由楔形豁口区较浅一侧向较深一侧进行微区熔炼。熔炼后熔池深度m、熔池宽度n与纯金属片或成分均匀的多元合金金属片厚度t的关系满足：m≥1.2h；n≥2t。熔炼后即(微区熔融时)熔池深度m为1mm，熔池宽度n为1.2cm，纯金属片或成分均匀的多元合金金属片厚度t为5mm。功率选取与合金熔点有关。本专利技术中立方铸锭采用高熵合金，在高熵合金成分基础上，从最终得到的组织结构图上，可以得出某一种元素的含量。实施例11)铸锭制备：采用真空熔炼浇注Super304H母合金锭，并采用负压吸铸成型工艺制备成立方铸锭1，随后在立方铸锭一侧掏出楔形豁口2；其中，立方铸锭长a为12cm、宽b为4cm、高c为2cm及楔形豁口最深处的深度h为5mm。2)楔形豁口填充：采用电火花切割方式在纯度为99.99％的Al板上切去楔形金属片，并将其放入预制的楔形豁口中；放入后金属片与楔形豁口之间的缝隙不应超过0.5mm。3)区域熔炼：采用真空电弧熔炼的方式由豁口区较浅一侧向较深一侧进行小功率下(30～40kW)微区熔炼(长×宽×高<2×5×5cm)。微区熔融时熔池深度m为1mm、熔池宽度n为12mm与金属片厚度t为5cm。4)微观组织观察和分析：采用电火花线切割的方法，将熔铸好的铸锭沿着楔形槽长度方向抛开，制备好金相后在扫描电镜下观察不同区域的组织结构。从组织结构图上可以得到立方铸锭中Al的含量。图2、图3和图4为基体中Al含量的质量百分数分别为0％、7.8％和4.6％时所对应的组织结构。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种合金中元素含量的筛选方法，其特征在于：预先制备立方铸锭，并在立方铸锭一侧掏楔形豁口，随后将与楔形豁口尺寸相同的纯金属片或多元合金金属片嵌入立方铸锭中，采用真空电弧熔炼的方式在30～40kW下进行微区熔炼，然后通过扫描电镜得到不同区域的组织结构，根据不同的组织结构，确定出合金中某一元素的含量范围。

【技术特征摘要】
1.一种合金中元素含量的筛选方法，其特征在于：预先制备立方铸锭，并在立方铸锭一侧掏楔形豁口，随后将与楔形豁口尺寸相同的纯金属片或多元合金金属片嵌入立方铸锭中，采用真空电弧熔炼的方式在30～40kW下进行微区熔炼，然后通过扫描电镜得到不同区域的组织结构，根据不同的组织结构，确定出合金中某一元素的含量范围。2.根据权利要求1所述的一种合金中元素含量的筛选方法，其特征在于：微区熔炼的区域小于2×5×5cm。3.根据权利要求1所述的一种合金中元素含量的筛选方法，其特征在于：预先制备立方铸锭的具体过程为：采用真空熔炼浇注母合金锭，然后采用负压吸铸成型工艺，制备立方铸锭。4.根据权利要求1所述的一种合金中元素含量的筛选方法，其特征在于：立方铸锭长a、宽b、高c及...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，严靖博，尹宏飞，袁勇，鲁金涛，谷月峰，杨征，
申请(专利权)人：中国华能集团有限公司，西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11