一种FeCoNi系多主元合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种FeCoNi系多主元合金及其制备方法，所述合金成分为（FeCoNi）

【技术实现步骤摘要】
一种FeCoNi系多主元合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及新材料
，具体涉及一种高强高韧性FeCoNi系多主元合金。

技术介绍

[0002]高强高韧性金属材料的匮乏制约了我国国防、航空、航天、航海、交通、能源等国家重大安全战略和国民经济核心领域的创新发展，这主要源于金属材料的强度和韧性存在固有的倒置关系。传统合金的设计通常基于某些主要的性能要求，选择一种或两种主要元素，进而在合金化过程中添加少量其它元素以提升性能，但是随着人类对材料的物理和力学性能的要求越来越高，传统合金已经很难满足需求，因此亟需寻找新的金属强韧化途径，而多主元合金打破了传统合金单一主元的主导思想，为合金设计开创了新的思路，有望突破合金系列发展的瓶颈。
[0003]多主元合金具有传统合金无法达到的独特性能组合，包括高强度和硬度、出色的抗高温软化性、独特的磁性能、卓越的耐腐蚀性和抗氧化性、强抗疲劳性、有吸引力的摩擦学性能、良好的抗蠕变性、在低温下具有出色的辐照耐受性、高热稳定性和出色的机械性能。此外，虽然具有多种主要元素，但多主元合金却能形成单一的固溶体结构，如面心立方（FCC）、体心立方（BCC）、密排六方结构（HCP）等，在力学行为方面可按需进行高强、高硬、耐磨、耐蚀、抗高温等优异性能的“定制”，在国际学术界引起了广泛的关注，已经成为新的研究热点。
[0004]中国专利文献CN113444957A于2021年9月28日公开了一种CrFeNi基多主元合金及其制备方法，合金成分为Ti
a
Zr
b
Nb
c
(CrFeNi)
d
其中a、b、c、d为原子百分数，0≤a≤8、0≤b≤8、0≤c≤8、92＜d＜100且a+b+c+d＝100。该合金具有面心立方单相结构或者含有面心立方+体心立方+密排六方多相的结构，该合金的力学性能为：屈服强度150～1300MPa，断裂强度1400～2500MPa，塑性变形量为5～40％。但是它的屈服强度和压缩强度较低，部分材料的塑性变形量不大。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种FeCoNi系多主元合金，它能提高合金材料的强度和良好延展性。本专利技术还提供一种该FeCoNi系多主元合金的制备方法。
[0006]为实现解决上述技术问题，本专利技术提供的一种FeCoNi系多主元合金，所述合金成分为（FeCoNi）
a
Ti
b
Al
c
V
d
，其中，a、b、c、d为原子百分数，81≤a≤85、b=10、c=3、2≤d≤6，且a+b+c+d=100。在FeCoNi的原子百分数a中，Fe、Co、Ni的原子数均分。
[0007]本专利技术还提供上述FeCoNi系多主元合金的制备方法，包括以下步骤：步骤1、配制原料：依据原子百分比对Fe，Co，Ni，Ti，Al，V金属原料进行称重，配制出所需的合金组分；步骤2、熔炼：采用真空电弧熔炼法对配制的合金组分进行熔炼，制得所述的多主
元合金。
[0008]在步骤1中，Fe，Co，Ni，Ti，Al，V金属原料的纯度大于99.9 %。
[0009]在步骤2中，熔炼采用真空非自耗电弧熔炼炉，熔炼次数不少于5次。
[0010]本专利技术的优点是：本专利技术的合金的屈服强度不低于1887 MPa，压缩强度不低于2822 MPa，断裂应变不低于30.3 %，实现了高强度和优异延展性的良好匹配。
[0011]本专利技术的制备方法简单，耗时短，安全环保，满足工业的应用需求，具有广泛的应用前景。
附图说明
[0012]本专利技术的附图说明如下：图1为本专利技术的合金的XRD图谱；图2为本专利技术的合金的微观组织结构；图3为本专利技术的合金压缩应力应变曲线；图4为本专利技术的合金与现有的多主元合金的力学性能对比图。
具体实施方式
[0013]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：实施例1、各成分的原子百分比为：Fe：28.34 at%，Co：28.33 at%，Ni：28.33 at%，Ti：10 at%，Al：3 at%，V：2 at%。
[0014]本实施例制备方法的步骤如下：1、以铁颗粒（纯度99.9%）、钴颗粒（纯度99.9%）、镍颗粒（纯度99.9%）、钛颗粒（纯度99.9%）、铝颗粒（纯度99.9%）、钒颗粒（纯度99.9%）作为原料，依据上述配比采用电子天平对各主元进行称重，配制出所需的合金组分，合金的总质量为30 g，其中Fe为8.5 g，Co为8.93 g，Ni为9.03 g，Ti为2.54 g，Al为0.44 g，V为0.56 g；2、采用真空非自耗电弧熔炼炉对配制好的合金组分进行熔炼5次制得多主元合金铸锭，相应的电弧熔炼参数如下：熔炼炉电流为50
‑
70 A、熔炼温度3000 ℃以上、熔炼一次的时间为5
‑
20 min、真空度为6.6
×
10
‑
4 Pa。
[0015]性能测试：采用GB/T 7314
‑
1987测试标准，用电子万能试验机测量材料的压缩强度及断裂应变，对本实施例的多主元合金，测得的压缩应力应变曲线见图3，屈服强度为1887 MPa，压缩强度为2822 MPa，断裂应变为30.5 %。
[0016]实施例2、各成分的原子百分比为：Fe：27.67 at%，Co：27.66 at%，Ni：27.66 at%，Ti：10 at%，Al：3 at%，V：4 at%。
[0017]与实施例1不同的是：在步骤1中，合金的总质量为30 g，其中Fe为8.43 g，Co为8.75 g，Ni为8.68 g，Ti为2.62 g，Al为0.43 g，V为1.09 g；性能测试：对本实施例测得的压缩应力应变曲线见图3，屈服强度为2238 MPa，压缩强度为3147 MPa，断裂应变为30.3 %。
[0018]实施例3、各成分的原子百分比为：Fe：27 at%，Co：27 at%，Ni：27 at%，Ti：10 at%，Al：3 at%，V：6 at%。
[0019]与实施例1不同的是：在步骤1中，合金的总质量为30 g，其中Fe为8.18 g，Co为8.53 g，Ni为8.56 g，Ti为2.62 g，Al为0.45 g，V为1.66 g；性能测试：对本实施例测得的压缩应力应变曲线见图3，屈服强度为2456 MPa，压缩强度为3583 MPa，断裂应变为36.1 %。
[0020]X射线衍射(XRD)分析：采用型号为X'Pert PRO MPD的X射线衍射仪对三种制备方法所得的合金的物相组成进行表征，相关测试参数如下：扫描速率为2
°
/min，扫描角度为10
‑
90
°
。由图1可知，合金物相组成为FCC和L12两相结构， FCC相为主要相，L12相的含量较少。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种FeCoNi系多主元合金，其特征是：所述合金成分为（FeCoNi）
a
Ti
b
Al
c
V
d
，其中，a、b、c、d为原子百分数，81≤a≤85、b=10、c=3、2≤d≤6，且a+b+c+d=100。2.根据权利要求1所述的FeCoNi系多主元合金，其特征是：a=81、b=10、c=3、d=6。3.一种权利要求1所述FeCoNi系多主元合金的制备方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1、配制原料：依据原子百分比对Fe，Co，Ni，Ti...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘许旸，韦良晓，高友智，陈敏，张雪峰，姚建尧，刘晨璐，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：