一种非等原子比Fe-Mn-Cr-Ni-Al系高熵合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种非等原子比Fe‑Mn‑Cr‑Ni‑Al系高熵合金及其制备方法，属于合金技术领域。该高熵合金各元素摩尔比为：Fe：Mn：Cr：Ni：Al=（45‑x）：15：15：25：x，其中x取值为0、5或13。具体制备方法包括洗料、铸造、热处理和机械加工等。本发明专利技术通过简单热力学相图计算确定高熵合金成分，其晶体结构从面心立方逐步向体心立方转变，可以发挥高熵合金多种强化效应，拥有良好的室温强度和塑性变形能力；在低温下，不仅单相面心立方合金具有优异的力学性能，双相合金同样有强塑性同时提升的惊喜表现；与高锰钢相比，该合金系在保持成本的同时可以提升耐腐蚀性，与一般不锈钢比，拥有较好的力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种非等原子比Fe-Mn-Cr-Ni-Al系高熵合金及其制备方法
本专利技术涉及一种非等原子比Fe-Mn-Cr-Ni-Al系高熵合金及其制备方法，属于合金

技术介绍
人类的发展史，一定层面上可以看成工具的发展史、材料的发展史。而金属材料从青铜器时期开始变得尤为重要，带动经济的突飞猛进。青铜的冶炼方式简单，只是在纯铜中混入锡或铅形成合金，但这种合金化的理念是一个划时代的标志。这些合金的设计遵循的理念是：以一种元素为主要元素、通过微量添加其他元素作为合金化元素，以提高合金性能。在这一理念的指导下，随微量添加的元素种类增多，金属材料所开发的合金体系越来越复杂，但微量添加的元素原子百分比基本控制在5%以内。设计的约束，同时也束缚了合金性能的可能性。随着社会的快速发展，很多领域亟需高性能的材料。例如：用于航天推进器的耐高温合金、潜水舰艇的耐腐蚀且抗压的合金、坦克外体的高强合金、电子行业的柔性磁电材料等。在传统合金设计理念的指导下，合金的开发基本已达到极限，合金所具备的性能有一定的局限性，很难取得突破性的进展。“惟进取也，故日新”。在国家本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非等原子比Fe-Mn-Cr-Ni-Al系高熵合金，其特征在于：各元素摩尔比为：Fe：Mn：Cr：Ni：Al = （45-x）：15：15：25：x，其中x取值为0、5或13。/n

【技术特征摘要】
1.一种非等原子比Fe-Mn-Cr-Ni-Al系高熵合金，其特征在于：各元素摩尔比为：Fe：Mn：Cr：Ni：Al=（45-x）：15：15：25：x，其中x取值为0、5或13。


2.根据权利要求1所述的非等原子比Fe-Mn-Cr-Ni-Al系高熵合金，其特征在于：纯Fe、纯Ni、纯Cr、纯Mn、纯Al的纯度均大于99.9%，去除表面氧化皮，超声洗净杂质，烘干后熔炼。


3.一种权利要求1或2所述的Fe-Mn-Cr-Ni-Al系高熵合金的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、洗料：使用电子天平称量高纯Fe、Ni、Cr、Mn、Al，按照元素摩尔比为：Fe：Mn：Cr：Ni：Al=（45-x）：15：15：25：x，其中x取值为0、5或13，其中锰元素的实际加入量需要调整为上述计算质量值的1.05倍；保证称量误差在±0.003g，总质量30-50g；
其中，高纯Fe、Ni、Cr、Al需机械打磨氧化皮，无水乙醇超声清洗；而高纯Mn片需在硝酸乙醇溶液中去氧化皮，待气泡消失后，取出放入无水乙醇超声清洗；最终将所有原料烘干，以待使用；
步骤二、熔炼：
①将步骤一所准备的原材料放入真空电弧炉中，按照熔点由低到高从下至上依次放置于同一个铜坩埚槽，将纯钛块单独放于另一个坩埚槽中，然后将炉门关闭；特殊考虑Mn元素的挥发性，可将其放入底层；
②使用机械泵预抽真空至5-10Pa后关闭对应阀，接着启动分子泵系统，精抽真空至3.0×10-3Pa以下，关闭分子阀，充入高纯氩气使得炉内压强为0.4-0.5atm；
③开始熔炼，首先检查水压以保证安全，引弧熔炼钛块，以检验炉腔内氧气含量，并吸收残余氧气，指标是冷却之后表面依然呈现原金属色泽的未氧化钛块；接下来将原料反复熔炼3-5次...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔珺威，刘丹，杨慧君，晋玺，张敏，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14