一种Fe制造技术

本发明专利技术涉及金属材料及其制备技术领域，具体涉及一种Fe

【技术实现步骤摘要】
一种Fe
x
Ni
65
‑
x
Cr
20
Al
10
Nb5高熵合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属材料及其制备
，具体涉及一种Fe
x
Ni
65
‑
x
Cr
20
Al
10
Nb5高熵合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]高熵合金是本世纪出提出的一种全新的合金设计理念，其成分特点是合金多组元且所有组成元素比例相等或相近。高熵合金独特的成分特点使其具有高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应、鸡尾酒效应四大核心效应，这些效应使得高熵合金具有高强度、高硬度、高耐磨性、高热阻、良好的耐腐蚀性及抗蠕变性能等优点。主要由Fe、Ni、Cr、Al和Nb等低熔点金属元素组成的高熵合金，具有室温下的高强度和高耐化学腐蚀性等优异性能，在航空工业、航天工程、发动机制造、化学加工和核电站等领域具有广泛应用潜力，通过合金元素的进一步优化，制备工艺的改进，有望进一步提高合金的使用温度。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种Fe
x
Ni
65
‑
x
Cr
20
Al
10
Nb5高熵合金及其制备方法，通过调控FeNiCrAlNb高熵合金中Fe元素的含量，提高合金的屈服强度和耐腐蚀性能。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0005]一种Fe
x
Ni
65
‑
x
Cr
20
Al
10
Nb5高熵合金，该合金由Fe、Ni、Cr、Al和Nb五种元素组成，按照摩尔比计量，该合金化学式为：Fe
x
Ni
65
‑
x
Cr
20
Al
10
Nb5，x＝30～45。
[0006]所述的Fe
x
Ni
65
‑
x
Cr
20
Al
10
Nb5高熵合金，该合金按照摩尔百分比计的化学成分如下：Fe 30～45％，Ni 35～20％，Cr 20％，Al 10％，Nb 5％。
[0007]所述的Fe
x
Ni
65
‑
x
Cr
20
Al
10
Nb5高熵合金，该合金中，随着Fe含量的增加，合金的基体相从面心立方逐渐向体心立方结构转变；常温时合金屈服强度从674.8MPa增长到1653.0MPa，合金的硬度从343.0HV增长到501.8HV；在x＝35时，合金具有最好的耐腐蚀性，腐蚀电位为
‑
184.1mV。
[0008]所述的Fe
x
Ni
65
‑
x
Cr
20
Al
10
Nb5高熵合金的制备方法，该方法包括如下步骤：
[0009](1)配料：根据合金中各元素摩尔比计算并精确称量Fe、Ni、Cr、Al和Nb五种元素原料；
[0010](2)母合金熔炼：将步骤(1)称量的各元素原料按照熔点由低到高从下至上依次放置在铜坩埚中；将炉腔抽真空至气压为3.5
×
10
‑3Pa，再通入纯度为99.99wt.％的高纯氩气作为保护气体，直至炉内压强达至0.3MPa停止充气；开始熔炼时，首先将炉内Ti锭熔炼2～4分钟，通过熔融纯钛吸收残余空气中的氧气与氮气，再熔炼铜坩埚中的单质原料；原料全部熔化形成合金后，待其冷却，使用机械手臂将合金锭翻转，再次熔炼，并打开磁搅拌，熔炼电流为300～400A，磁搅拌电流8～12A，重复3～5次最终得到母合金锭；
[0011](3)铜模浇铸：将熔炼好的母合金锭置于翻转系统的铜坩埚中，下方放置孔径为5～8mm的铜模具；炉腔抽真空至气压为3.5
×
10
‑3Pa后充纯度为99.99wt.％的高纯氩气至300
～400mbar；首先以300～400A电流将母合金锭顶部熔化，待形成熔池后以300～400A电流将合金锭快速完全熔化，然后快速翻转使之流入铜模中；待其冷却，即得到组织均匀的所述Fe
x
Ni
65
‑
x
Cr
20
Al
10
Nb5高熵合金。
[0012]所述的Fe
x
Ni
65
‑
x
Cr
20
Al
10
Nb5高熵合金的制备方法，步骤(1)中，高熵合金中各元素原料采用的Fe、Ni、Cr、Al和Nb的纯度不低于99.5wt％。
[0013]所述的Fe
x
Ni
65
‑
x
Cr
20
Al
10
Nb5高熵合金的制备方法，步骤(1)中，各元素原料使用前，先用机械及化学方法去除Fe、Ni、Cr、Al和Nb纯固态原料表面氧化皮，然后分别依次在蒸馏水和无水乙醇中超声清洗。
[0014]本专利技术的设计思想：
[0015]本专利技术通过调整Fe
x
Ni
65
‑
x
Cr
20
Al
10
Nb5高熵合金中Fe/Ni摩尔比，进而改变合金中FCC和BCC的相体积分数，通过合金中FCC、BCC相和Laves相的协同作用，有效的改善合金的力学性能和耐腐蚀性能。
[0016]本专利技术的优点及有益效果如下：
[0017]本专利技术以Fe
‑
Ni
‑
Cr
‑
Al
‑
Nb五元合金为基础，在五元合金中改变Fe元素和Ni元素的比例，从而提高合金的屈服强度和耐腐蚀性能，其性能指标范围如下：
[0018]合金抗压强度/MPa延伸率/％腐蚀电压/mVFe
30
Ni
35
Cr
20
Al
10
Nb5674.8022.07
‑
274.8Fe
35
Ni
30
Cr
20
Al
10
Nb5712.9220.12
‑
184.1Fe
40
Ni
25
Cr
20
Al
10
Nb5957.084.73
‑
235.4Fe
45
Ni
20
Cr
20
Al
10
Nb51653.0012.86...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Fe
x
Ni
65
‑
x
Cr
20
Al
10
Nb5高熵合金，其特征在于，该合金由Fe、Ni、Cr、Al和Nb五种元素组成，按照摩尔比计量，该合金化学式为：Fe
x
Ni
65
‑
x
Cr
20
Al
10
Nb5，x＝30～45。2.根据权利要求1所述的Fe
x
Ni
65
‑
x
Cr
20
Al
10
Nb5高熵合金，其特征在于，该合金按照摩尔百分比计的化学成分如下：Fe 30～45％，Ni 35～20％，Cr 20％，Al 10％，Nb 5％。3.按照权利要求2所述的Fe
x
Ni
65
‑
x
Cr
20
Al
10
Nb5高熵合金，其特征在于，该合金中，随着Fe含量的增加，合金的基体相从面心立方逐渐向体心立方结构转变；常温时合金屈服强度从674.8MPa增长到1653.0MPa，合金的硬度从343.0HV增长到501.8HV；在x＝35时，合金具有最好的耐腐蚀性，腐蚀电位为
‑
184.1mV。4.一种权利要求1至3之一所述的Fe
x
Ni
65
‑
x
Cr
20
Al
10
Nb5高熵合金的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)配料：根据合金中各元素摩尔比计算并精确称量Fe、Ni、Cr、Al和Nb五种元素原料；(2)母合金熔炼：将步骤(1)称量的各元素原料按照熔点由低到高从下至上依次放置在...

【专利技术属性】
技术研发人员：付华萌，李云飞，张海峰，朱正旺，李正坤，李宏，张龙，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：