一种高塑性双相高熵合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高塑性双相高熵合金及其制备方法，属于金属材料领域。本发明专利技术提供的高塑性双相高熵合金的化学式如式I所示：(FeCoNiCr)

【技术实现步骤摘要】
一种高塑性双相高熵合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属材料领域，尤其涉及一种高塑性双相高熵合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着近代以来科技的快速发展，传统合金设计方法已经到达桎梏，高熵合金的出现则提供了另一种合金设计思路。然而，以等原子比FeCoNiCrMn为代表的面心立方高熵合金虽然具有良好的延伸率(≈60％)以及低温下“又韧又强”的特点，但其屈服强度往往小于200MPa，极大的限制了其在工程材料方面的应用。由于FeCoNiCrMn为单相合金，因此无法进行热处理强化，而传统的加工硬化强化则大幅降低了合金的延伸率。针对该问题，研究人员通过采用弥散纳米第二相强化、梯度材料多尺寸协同作用强化、3D打印增材制造强化方法进行改进，然而这些强化方法往往对设备的要求较高，不具备工业化应用的条件。
[0003]因此，提供一种兼具高强度和高塑性的双相高熵合金成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高塑性双相高熵合金及其制备方法。本专利技术提供的高塑性双相高熵合金兼具高强度和高塑性。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种高塑性双相高熵合金，所述高塑性双相高熵合金的化学式如式I所示：
[0007](FeCoNiCr)
100
‑
x
Ti
x
式I
[0008]所述式I中x为2.0～2.8。
[0009]优选地，所述式I中x为2.4。
[0010]本专利技术提供了上述技术方案所述高塑性双相高熵合金的制备方法，包括以下步骤：
[0011](1)将原料进行预处理，得到高纯原料；
[0012](2)将所述步骤(1)得到的高纯原料进行熔炼，得到高塑性双相高熵合金。
[0013]优选地，所述步骤(1)中的原料包括：Ni、Cr、Ti、Fe和Co。
[0014]优选地，所述步骤(1)中预处理包括对Ni和Cr进行酸洗处理和超声波清洗处理，对Fe、Ti和Co进行超声波清洗处理。
[0015]优选地，所述酸洗处理中的酸洗液为硝酸与氢氟酸的混合水溶液或盐酸溶液。
[0016]优选地，所述硝酸与氢氟酸的混合水溶液中硝酸的质量百分比为10～30％，氢氟酸的质量百分比为5～8％。
[0017]优选地，所述步骤(2)中熔炼的过程在保护气氛中进行。
[0018]优选地，所述步骤(2)中熔炼的次数为3～5次。
[0019]优选地，所述步骤(2)中熔炼的温度为1950～2050℃，每次熔炼的时间为55～65s。
[0020]本专利技术提供了一种高塑性双相高熵合金，所述高塑性双相高熵合金的化学式如式I所示：(FeCoNiCr)
100
‑
x
Ti
x
(式I)，所述式I中x为2.0～2.8。本专利技术提供的高塑性双相高熵合金以FeCoNiCr为基体，微量添加Ti元素，Ti的加入一方面起到了固溶强化的效果，同时又可以与基体中的Ni结合形成Ni3Ti，此结构为有序面心立方结构，与基体共格程度较高，能够在不影响塑性的情况下提高材料强度；同时Ti元素与基体元素原子半径相差较大，造成晶格畸变提高了合金的屈服强度与抗拉强度，合金双相间存在的良好共格作用进一步保证了合金的优异塑性。实验结果表明，本专利技术提供的高塑性双相高熵合金最大抗拉强度为710MPa，屈服强度为400MPa，延伸率为62％，在保证了良好塑性的同时具有高强度。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例1中高塑性双相高熵合金的XRD衍射图；
[0022]图2为实施例1中高塑性双相高熵合金的应力应变曲线图；
具体实施方式
[0023]本专利技术提供了一种高塑性双相高熵合金，所述高塑性双相高熵合金的化学式如式I所示：
[0024](FeCoNiCr)
100
‑
x
Ti
x
式I
[0025]所述式I中x为2.0～2.8。
[0026]在本专利技术中，所述式I中x优选为2.4。在本专利技术中，所述式I中的x表示的为原子百分数。本专利技术通过添加Ti元素，Ti的加入能够起到固溶强化的效果，可以与基体中的Ni结合形成Ni3Ti，与基体共格程度较高，能够在不影响塑性的情况下提高材料强度，同时Ti元素与基体元素原子半径相差较大，造成晶格畸变提高了合金的屈服强度与抗拉强度，合金双相间存在的良好共格作用进一步保证了合金的优异塑性。
[0027]本专利技术提供的高塑性双相高熵合金以FeCoNiCr为基体，微量添加Ti元素，Ti的加入一方面起到了固溶强化的效果，同时又可以与基体中的Ni结合形成Ni3Ti，此结构为有序面心立方结构，与基体共格程度较高，能够在不影响塑性的情况下提高材料强度；同时Ti元素与基体元素原子半径相差较大，造成晶格畸变提高了合金的屈服强度与抗拉强度，合金双相间存在的良好共格作用进一步保证了合金的优异塑性。
[0028]本专利技术还提供了上述技术方案所述高塑性双相高熵合金的制备方法，包括以下步骤：
[0029](1)将原料进行预处理，得到高纯原料；
[0030](2)将所述步骤(1)得到的高纯原料进行熔炼，得到高塑性双相高熵合金。
[0031]本专利技术将原料进行预处理，得到高纯原料。
[0032]在本专利技术中，所述原料优选为Ni、Cr、Ti、Fe和Co。本专利技术通过将原料限定为上述种类，可以降低合金成分的误差。
[0033]在本专利技术中，所述Ni、Cr、Ti、Fe和Co的纯度优选为≥99.9％；所述Ni、Cr、Ti、Fe和Co的形态优选为颗粒。本专利技术通过将Ni、Cr、Ti、Fe和Co的纯度限定为上述范围，可以降低合金中的杂质，进而提高合金的强度和塑性。
[0034]在本专利技术中，所述预处理优选包括对Ni和Cr进行酸洗处理和超声波清洗处理，对
Fe、Ti和Co进行超声波清洗处理。本专利技术通过对原料进行预处理可以进一步除去原料中的杂质，提高合金的性能。
[0035]在本专利技术中，所述酸洗处理中的酸洗液优选为硝酸与氢氟酸的混合水溶液或盐酸溶液，更优选为硝酸与氢氟酸的混合水溶液；所述酸洗处理的时间优选为50～70s。本专利技术对所述酸洗处理的具体操作没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的操作即可。本专利技术通过将酸洗处理中酸洗液的种类和酸洗时间限定为上述范围内可以充分的去除Ni和Cr表面的氧化层。
[0036]在本专利技术中，所述硝酸与氢氟酸的混合水溶液中硝酸的质量百分比优选为10～30％，更优选为15～20％；氢氟酸的质量百分比优选为5～8％，更优选为5～6％。本专利技术通过将硝酸与氢氟酸的混合水溶液的成分限定为上述范围内可以提高对Ni和Cr表面氧化层的去除效果。
[0037]本专利技术对所述盐酸溶液的浓度没有特殊限定，本领域技术人员可根据需要进行选择。
[0038]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高塑性双相高熵合金，所述高塑性双相高熵合金的化学式如式I所示：(FeCoNiCr)
100
‑
x
Ti
x
式I所述式I中x为2.0～2.8。2.根据权利要求1所述的高塑性双相高熵合金，其特征在于：所述式I中x为2.4。3.权利要求1或2所述高塑性双相高熵合金的制备方法，包括以下步骤：(1)将原料进行预处理，得到高纯原料；(2)将所述步骤(1)得到的高纯原料进行熔炼，得到高塑性双相高熵合金。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的原料包括：Ni、Cr、Ti、Fe和Co。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中预处...

【专利技术属性】
技术研发人员：景然，张雄，张晴，艾桃桃，李江华，炊鹏飞，张洋，廖仲尼，
申请(专利权)人：陕西理工大学，
类型：发明
国别省市：