一种相含量可控型多相多主元合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种相含量可控型多相多主元合金及其制备方法。通过对合金元素为Fe、Co、Cr、V成分设计和匹配的热处理工艺，实现多主元合金中相比例调控，进而提升多主元合金的强度和塑韧性。本发明专利技术制备方法包括合金设计、真空熔炼、冷轧、相调控工艺和力学性能测试；所得到的多主元合金包含三相：FCC结构相、BCC结构相和σ相，通过热处理工艺实现合金中相含量调控，且基于不同相的磁特征，准确测量相含量，其中FCC相含量调控范围为5～98％(体积分数)，屈服强度700～1200MPa，抗拉强度900～1800MPa，断裂延伸率3～35％。本发明专利技术提出的制备方法简单，对设备要求不高，成本较低，易于工业化生产推广。本发明专利技术制备出了一种新金属结构材料，为开发强塑性匹配的多主元合金提供新路径。开发强塑性匹配的多主元合金提供新路径。开发强塑性匹配的多主元合金提供新路径。

【技术实现步骤摘要】
一种相含量可控型多相多主元合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于新型结构材料
，具体涉及一种相含量可控型多相多主元合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]结构材料主要应用于不同的机械系统，从飞机、高铁、汽车到手机、家用电器等，都可以看到结构材料。近年来，全球也研发了许多新型金属结构材料。其中美国三院针对材料领域未来发展发布了一份纲领性文件提到多主元合金及纳米金属材料是发展的重要材料。多主元合金(亦称高熵合金)因其优异的性能和独特的组织已经成为金属材料领域的研究热点。目前已经设计开发出大量性能各异的高熵合金，但设计出强塑性匹配的多主元合金仍然是难点。通过设计具有软硬相效应的双相或多相结构多主元合金是实现强塑性良好匹配的有效途径之一。其关键是如何通过相特征，有效调控各相比例以达到改善合金性能的目的。
[0003]目前研究最多的三类多主元合金是面心立方(FCC)结构多主元合金、体心立方(BCC)结构多主元合金及密排六方(HCP)结构多主元合金，其中BCC结构多主元合金具有高的室温强度和良好的高温性能，但室温塑韧性差，单相FCC结构多主元合金具有良好的塑韧性但是低强度，因此基于软硬复合的双相多主元合金成为研究的新方向，比如AlCoCrFeNi
2.1
共晶多主元合金和具有形变马氏体相变效应的Fe
50
Mn
30
Co
10
Cr
10
双相结构的多主元合金，均具有高的强度和良好的塑韧性
[3]。通过合金中某元素含量的调控实现双相多主元合金中相体积变化或者利用相变诱发相转变的方法，已经被广泛应用。然而基于简单热处理，实现多相多主元合金中相含量变化的报道尚未见到相关报道。本专利技术采用变形及热处理的方法，在FeCoCrV多主元合金中调控出不同含量的FCC相，实现了多主元合金强塑性的匹配。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]鉴于上述及现有技术中存在的问题，提出了本专利技术。
[0006]因此，本专利技术的目的在于提供一种相含量可控型多相多主元合金及其制备方法。
[0007]为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：一种相含量可控型多相多主元合金及其制备方法，包括，
[0008]由Fe、Co、Cr和V四种元素组成，多相多主元合金包含三相：FCC结构相、BCC结构相和σ相，通过热处理工艺可实现合金中相含量的调控。
[0009]作为本专利技术所述相含量可控型多相多主元合金的一种优选方案，其特征在于：还包括，由Fe、Co、Cr和V四种元素组成的多相多主元合金，由热处理温度500～700℃，保温时
间0.5～10h，可调控合金中FCC相的体积分数5～98％。
[0010]作为本专利技术所述相含量可控型多相多主元合金的一种优选方案，其中：所述四种元素的原子百分比范围为Fe：45～55at.％，Co：30～35at.％，Cr：8～10at.％，V：8～10at.％。
[0011]一种相含量可控型多相多主元合金的制备方法，其特征在于：包括，
[0012]真空熔炼：准确称量Fe、Co、Cr和V四种元素粒状/块状原料放入真空感应熔炼炉中，引入磁搅拌熔炼3～5次，确保所有金属完全液化，保持液态10
‑
15分钟后，快速倒入坩埚中，最后随炉冷却成铸锭；
[0013]均匀化处理：将铸锭置于管式炉中保温；
[0014]冷轧：采用10T的双辊轧机轧辊，获得1.5～2mm的板材；
[0015]相调控工艺：将板材放置于马弗炉中热处理调整相体积分数，获得如权利要求1或2所述的相含量可控型多相多主元合金。
[0016]作为本专利技术所述相含量可控型多相多主元合金的制备方法的一种优选方案，其中：所述Fe、Co、Cr和V四种元素的原子百分比范围为Fe：45～55at.％，Co：30～35at.％，Cr：8～10at.％，V：8～10at.％。
[0017]作为本专利技术所述的一种优选方案，其中：所述真空感应熔炼炉，炉腔体内真空度低于1
×
10
‑5Pa，感应电流：200～600A。
[0018]作为本专利技术所述相含量可控型多相多主元合金的制备方法的一种优选方案，其中：所述于管式炉中保温，为抽真空，充氩气，在1200℃保温48小时。
[0019]作为本专利技术所述相含量可控型多相多主元合金的制备方法的一种优选方案，其中：所述轧辊，轧辊速度：100～200r/min，以1％的下压量进行精轧，最终轧制量介于80～85％之间。
[0020]作为本专利技术所述相含量可控型多相多主元合金的制备方法的一种优选方案，其中：所述热处理，热处理温度500～700℃，保温时间0.5～10h。
[0021]作为本专利技术所述相含量可控型多相多主元合金的制备方法的一种优选方案，其中：所述相含量可控型多相多主元合金，合金的屈服强度介于700～1200MPa，抗拉强度介于900～1800MP，断裂延伸率3～35％。
[0022]本专利技术的有益效果：
[0023]本专利技术提供了一种相含量可控型多相多主元合金及其制备方法。本专利技术通过合理的成分设计和匹配的热处理工艺，实现多主元合金中相比例调控，进而提升多主元合金的强度和塑韧性。多主元合金包含的合金元素为Fe、Co、Cr、V。本专利技术设计的方法包括合金设计、真空熔炼、冷轧、相调控工艺和力学性能测试；所制备的FeCoCrV多主元合金包含三相，FCC结构相、BCC结构相和σ相，通过热处理工艺实现合金中相含量调控，且基于不同相的磁特征，准确测量相含量，其中FCC相含量调控范围为5～98％(体积分数)，合金的屈服强度介于700～1200MPa，抗拉强度介于900～1800MPa，断裂延伸率3～35％。
[0024]本专利技术提出的制备方法简单，对设备要求不高，成本较低，易于工业化生产推广。本专利技术制备出了一种新金属结构材料，为开发强塑性匹配的多主元合金提供新路径。
附图说明
[0025]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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0026]图1为实施例1中轧制量为85％的冷轧样品的XRD图谱。从图中可以看出，合金主要有两相构成，其中主相为FCC结构，同时有少量的BCC结构相。
[0027]图2为实施例1中轧制量为85％的冷轧样品工程应力
‑
应变曲线。从图中可以抗拉强度为1410MPa,断裂延伸率12.7％。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相含量可控型多相多主元合金，其特征在于：包括，由Fe、Co、Cr和V四种元素组成，多相多主元合金包含三相：FCC结构相、BCC结构相和σ相，通过热处理工艺可实现合金中相含量的调控。2.如权利要求1所述相含量可控型多相多主元合金，其特征在于：还包括，由Fe、Co、Cr和V四种元素组成的多相多主元合金，由热处理温度500～700℃，保温时间0.5～10h，可调控合金中FCC相的体积分数5～98％。3.如权利要求1或2所述相含量可控型多相多主元合金，其特征在于：所述四种元素的原子百分比范围为Fe：45～55at.％，Co：30～35at.％，Cr：8～10at.％，V：8～10at.％。4.一种相含量可控型多相多主元合金的制备方法，其特征在于：包括，真空熔炼：准确称量Fe、Co、Cr和V四种元素粒状/块状原料放入真空感应熔炼炉中，引入磁搅拌熔炼3～5次，确保所有金属完全液化，保持液态10
‑
15分钟后，快速倒入坩埚中，最后随炉冷却成铸锭；均匀化处理：将铸锭置于管式炉中保温；冷轧：采用10T的双辊轧机轧辊，获得1.5～2mm的板材；相调控工艺：将板材放置于马弗炉中热处理调整相体积分数，获得如权利要求1或2所述的相含量可控型多相多主元...

【专利技术属性】
技术研发人员：安旭龙，孙文文，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：