FeCrCuVCo高熵合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种FeCrCuVCo高熵合金，以摩尔百分比计，所述高熵合金由以下成分组成：19％

【技术实现步骤摘要】
FeCrCuVCo高熵合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属复合材料及冶金
，特别涉及一种FeCrCuVCo高熵合金，以及该FeCrCuVCo高熵合金的制备方法。

技术介绍

[0002]不同于传统合金由一种主要元素和多种微量元素组成，高熵合金则由多种元素(通常4种以上)以等比或近等比混合而成的固溶体。在热力学高熵作用下，性质各异的原子在固溶体中占位无序，造成严重的晶格畸变。特殊的晶体结构使高熵合金具有了高强度、强耐蚀、高耐磨等优异特性。
[0003]目前，传统的难熔高熵合金的制备以真空电弧熔炼法为主。然而，大多数高熵合金的组元熔点相差巨大。例如，V的熔点为1890℃，而W的熔点达到3620℃，不但相差1530℃，更是高于V的沸点(3000℃)。因此，难熔高熵合金的熔炼制备过程中，极易造成低熔沸物质的挥发，进而导致成型合金的成分组成偏离最初设定。同时，巨大的熔点差异使得难熔金属两两混合时往往会形成很宽的液固两相温度区，进而造成显著的凝固时间差并形成大量缩孔、枝晶等铸造缺陷，影响了难熔高熵合金的性能和大尺寸成型。因此，现有铸造成型的难熔高熵合金的最大尺寸仅为10mm
×
10mm
×
60mm，远远不能满足实际应用，甚至难以满足国标拉伸性能的测试样品尺寸要求。
[0004]粉末冶金是将具有某种特定粒度、形状和松装密度的粉末材料转变为具有高强度、高精度和高性能的材料的技术，其关键步骤包括粉末的制备、成形以及随后的烧结和热处理。由于粉末冶金技术具有能耗低、材料利用率高、成本低、形状独特性、高产品性能等优点，目前已广泛用于各种金属材料的科学研究和工业生产。采用粉末冶金工艺制备的合金具有无成分偏析、晶粒细小、碳化物细小、热处理变形小、硬度均匀、韧性和耐磨性良好等诸多优点。
[0005]本专利技术利用粉末冶金技术，将制备的高熵合金粉末，通过热等静压成型，可生产性能优异、且具有较大规格尺寸的高熵合金材料。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是提供一种FeCrCuVCo高熵合金，以及该FeCrCuVCo高熵合金的制备方法，利用金属合金反复熔炼技术，并采用雾化制粉和热等静压烧结，使得该FeCrCuVCo高熵合金单一组织，组织很均匀，材料耐磨、耐腐蚀、硬度较高、有一定的韧性。为了解决上述问题，本专利技术提供的一种FeCrCuVCo高熵合金，其技术方案如下：
[0007]本专利技术的一种FeCrCuVCo高熵合金，以摩尔百分比计，所述高熵合金由以下成分组成：19％
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22％Fe、19％
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22％Cr、19％
‑
21％Cu、18％
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20％V、18％
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20％Co、0.2％
‑
0.5％Mo和不可避免的杂质。
[0008]进一步地，所述高熵合金中，Fe、Cr、Cu三者含量之比为1:1:0.9
‑
1，V、Co二者含量之比为1:1。
[0009]本专利技术的一种FeCrCuVCo高熵合金的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0010]步骤S1，电炉冶炼：把纯铜、纯铁、纯铬、纯钴和纯钒按照预定配比依次加入冶炼炉中，通入氩气保护开始熔炼，待冶炼炉内的上述金属全部熔化后电磁搅拌20
‑
30分钟，再加入预订含量的纯钼粉搅拌均匀，熔炼加热温度控制在1650℃
‑
1950℃时保温；
[0011]步骤S2，雾化制粉：熔炼的合金液从冶炼炉内出液时直接进行雾化处理，雾化气为氮气，雾化喷嘴气体压强为3MPa
‑
6MPa，制得FeCrCuVCo高熵合金粉末；
[0012]步骤S3，粉末包套及封装：将FeCrCuVCo高熵合金粉末机械搅拌均匀后，装入包套模具中静压预成型，抽真空至包套内真空度10Pa
‑
1Pa以上，然后用电子束焊机将包套端盖焊接密封；
[0013]步骤S4，热等静压烧结：将包套置于热等静压炉中，在真空或者惰性气体气氛中进行热等静压烧结，压强控制为50MPa
‑
200MPa，烧结温度控制为850℃
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1050℃，保温时间1
‑
5h，得到高熵合金。
[0014]进一步地，步骤S1中，纯铜、纯铁、纯铬、纯钴、纯钒以及纯钼粉的纯度均大于或者等于99.9％，纯钼粉的粒度的目数大于或者等于200目。
[0015]进一步地，步骤S1中，将纯铜、纯铁、纯铬、纯钴、纯钒以及纯钼粉加入到冶炼炉内熔炼成合金熔液后，浇铸成合金锭；然后再将合金锭熔化，合金锭重复熔炼2
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3遍后进行雾化制粉。
[0016]进一步地，步骤S2中，雾化制粉得到的FeCrCuVCo高熵合金粉末具备以下条件：粉体球形率90％以上、粉体氧含量小于200ppm，100μm以下的雾化粉末质量百分比含量达到90％以上。
[0017]进一步地，步骤S2中，雾化制粉得到的FeCrCuVCo高熵合金粉末具备以下条件：粉体球形率95％以上、粉体氧含量小于120ppm，100μm以下的雾化粉末质量百分比含量达到95％以上。
[0018]进一步地，步骤S3中，包套选用低碳钢板或者纯铁板，包套板厚度2mm
‑
5mm。
[0019]本专利技术提供的FeCrCuVCo高熵合金以及该FeCrCuVCo高熵合金的制备方法的有益效果是：
[0020]第一，通过FeCrCuVCo高熵合金成分的配比限定，特别是Fe、Cr、Cu三者以及V、Co二者含量限定，充分发挥了各元素的性能特点，又由于元素与元素之间的熔合使得FeCrCuVCo高熵合金的组织非常均匀，耐磨和耐腐蚀性能非常优异，硬度较高，同时具有较好的韧性。
[0021]第二，通过采用雾化制粉和热等静压烧结手段，在减少熔炼次数的同时使得FeCrCuVCo高熵合金的组织和成分更加均匀，材料组织较普通铸造工艺生产的高熵合金更加致密、晶粒更细小，材料的综合性能显著优于普通铸造工艺生产的高熵合金。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，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。
[0023]图1是本专利技术FeCrCuVCo高熵合金的金相组织照片。
具体实施方式
[0024]为了使本
的人员更好地理解本专利技术实施例中的技术方案，并使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明。
[0025]在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本专利技术，但并不构成对本专利技术的限定。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种FeCrCuVCo高熵合金，其特征在于，以摩尔百分比计，所述高熵合金由以下成分组成：19％
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22％Fe、19％
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22％Cr、19％
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21％Cu、18％
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20％V、18％
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20％Co、0.2％
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0.5％Mo和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的FeCrCuVCo高熵合金，其特征在于，所述高熵合金中，Fe、Cr、Cu三者含量之比为1:1:0.9
‑
1，V、Co二者含量之比为1:1。3.一种FeCrCuVCo高熵合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：步骤S1，电炉冶炼：把纯铜、纯铁、纯铬、纯钴和纯钒按照预定配比依次加入冶炼炉中，通入氩气保护开始熔炼，待冶炼炉内的上述金属全部熔化后电磁搅拌20
‑
30分钟，再加入预订含量的纯钼粉搅拌均匀，熔炼加热温度控制在1650℃
‑
1950℃时保温；步骤S2，雾化制粉：熔炼的合金液从冶炼炉内出液时直接进行雾化处理，雾化气为氮气，雾化喷嘴气体压强为3MPa
‑
6MPa，制得FeCrCuVCo高熵合金粉末；步骤S3，粉末包套及封装：将FeCrCuVCo高熵合金粉末机械搅拌均匀后，装入包套模具中静压预成型，抽真空至包套内真空度10Pa
‑
1Pa以...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄玲，向勇，夏棋，曾麟芳，胡勇，
申请(专利权)人：湖南三泰新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：