一种难熔高熵合金产品的等温锻造方法及其加工产品技术

本发明专利技术涉及合金强化技术领域，尤其涉及一种难熔高熵合金产品的等温锻造方法及其加工产品。等温锻造方法包括以下步骤：检测难熔高熵合金铸锭的再结晶温度，确定预热温度；根据预热温度，对难熔高熵合金铸锭进行加热；维持温度对难熔高熵合金铸锭依次进行首次镦粗、首次横向拔长、首次滚圆、翻转二次镦粗、二次横向拔长、二次滚圆、翻转三次镦粗和三次滚圆的等温锻造处理，得到等温锻造品；将等温锻造品入水进行水淬，然后进行二次热处理，即完成难熔高熵合金的等温锻造。本发明专利技术的方法可以锻造处理难熔高熵合金，可避免难熔高熵合金加工过程开裂的问题，可加工得到综合力学性能较好的难熔高熵合金产品。熔高熵合金产品。熔高熵合金产品。

【技术实现步骤摘要】
一种难熔高熵合金产品的等温锻造方法及其加工产品


[0001]本专利技术涉及合金强化
，尤其涉及一种难熔高熵合金产品的等温锻造方法及其加工产品。

技术介绍

[0002]难熔高熵合金被认为是很有潜力的高温合金替代材料，组成该类合金的主要组元为熔点高于1650℃的金属元素，包括钛、锆、铪等。难熔高熵合金的研发技术难点主要是难熔高熵合金成形机理复杂，难以精准预测材料结构性能，合金固溶强化效果强烈，材料塑性较差，难熔高熵合金熔点高，加工难度很大。难熔高熵合金在高温领域应用前景广泛，但难熔高熵合金的高熔点、高硬度优势导致采用传统铸造、机械加工等技术难以获得力学性能好的结构件。
[0003]目前，通过压力加工工艺获得性能优异的高熵合金结构件成为一项热门研究课题。现有技术中，公开号CN111286685A公开了一种高熵合金的晶粒细化方法，该方法通过设计好的锻压模具，在一定的成形速度和成形压力下反复锻压高熵合金铸件，从而达到晶粒细化，提高高熵合金强度的效果。但该方法只适用于熔点2000℃以下的高熵合金，加工难熔高熵合金难以达到变形效果，就算改变锻造条件达到了变形效果，也存在难熔高熵合金开裂严重缺点。
[0004]公开号CN113249630A公开了一种高熵合金锻压工艺，该锻压工艺中，通过高熵合金的成分设计，锻压过程的工艺控制以及热处理工艺的选用，消除熔铸合金的孔隙等缺陷，细化晶粒，有效提高高熵合金的可加工性与综合性能，避免了常规锻压过程产生的各向异性，通过选用不同的模具还可以对合金进行模锻，设计自由度较高。同样的，该锻压工艺也只适用于合金熔点2000℃以下的高熵合金，使用该工艺加工难熔高熵合金无法突破其变形抗力，会出现小吨位压机压不动、大吨位压机易压碎的现象。
[0005]鉴于此，有必要提供一种难熔高熵合金产品及其锻造方法，以解决上述不足。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种难熔高熵合金产品的等温锻造方法及其加工产品。本专利技术的等温锻造方法中，确定了难熔高熵合金等温锻造的预热温度，并在该预热温度下对难熔高熵合金依次进行首次镦粗、首次横向拔长、首次滚圆、翻转二次镦粗、二次横向拔长、二次滚圆、翻转三次镦粗和三次滚圆的处理过程，在较低的锻造压力就可以消除熔铸难熔高熵合金的孔隙等缺陷，细化晶粒，有效提高难熔高熵合金的综合力学性能，避免了常规锻压过程产生的严重开裂问题，通过选用不同的高温模具还可以对合金进行等温模锻，设计自由度较高。
[0007]本专利技术的目的之一是提供一种难熔高熵合金的等温锻造方法。
[0008]本专利技术的另一目的是提供一种根据等温锻造方法加工制备的难熔高熵合金产品。
[0009]根据本专利技术具体实施方式提供的难熔高熵合金的等温锻造方法，包括以下步骤：
S1测试:准备难熔高熵合金铸锭，取测试样品，检测所述测试样品的再结晶温度，确定预热温度；S2加热:根据S1测试步骤得到的预热温度，将所述难熔高熵合金铸锭加热至所述预热温度，并进行保温；S3等温锻造：维持S2加热步骤难熔高熵合金铸锭的温度，对所述难熔高熵合金铸锭依次进行首次镦粗、首次横向拔长、首次滚圆、翻转二次镦粗、二次横向拔长、二次滚圆、翻转三次镦粗和三次滚圆的等温锻造处理，得到等温锻造品；S4水淬：将步骤S3等温锻造得到的等温锻造品入水进行水淬，然后进行二次热处理，即完成难熔高熵合金的等温锻造。
[0010]根据本专利技术具体实施方式提供的难熔高熵合金的等温锻造方法，步骤S1测试中，所述测试样品为多个，每个所述测试样品的质量为10
‑
30mg；每个所述测试样品均测试再结晶温度，取多个所述测试样品的再结晶温度的平均值，得到所述预热温度。
[0011]根据本专利技术具体实施方式提供的难熔高熵合金的等温锻造方法，步骤S1测试中，所述预热温度高于所述再结晶温度100
‑
200℃。
[0012]根据本专利技术具体实施方式提供的难熔高熵合金的等温锻造方法，步骤S2加热中，所述加热的加热速度为10
‑
15℃/min，所述保温的时间为60
‑
90min。
[0013]根据本专利技术具体实施方式提供的难熔高熵合金的等温锻造方法，步骤S3等温锻造中，所述首次镦粗过程，难熔高熵合金铸锭的变形速度为10
‑
30mm/s，变形比例为40
‑
70%；和/或，所述翻转二次镦粗过程，变形速度均为10
‑
30mm/s，变形比例均为30
‑
50%；和/或，所述翻转三次镦粗过程，变形速度均为10
‑
30mm/s，变形比例均为30
‑
50%。
[0014]根据本专利技术具体实施方式提供的难熔高熵合金的等温锻造方法，步骤S3等温锻造中，所述首次横向拔长过程，变形速度为15
‑
25mm/s，锻造压力为10
‑
20MPa，变形比例为20
‑
40%；和/或，所述二次横向拔长过程，变形速度为15
‑
25mm/s，锻造压力为10
‑
20MPa，变形比例为20
‑
40%。
[0015]根据本专利技术具体实施方式提供的难熔高熵合金的等温锻造方法，步骤S4水淬中，所述二次热处理为时效热处理，时效加热温度为500
‑
800℃，时效时间为2
‑
4h。
[0016]根据本专利技术具体实施方式提供的难熔高熵合金的等温锻造方法，所述难熔高熵合金化学成分及原子百分数包括：Ti 18
‑
22%、Zr 18
‑
22%、Hf 18
‑
22%、Mo 18
‑
22%、Ta 18
‑
22%及不可避免的杂质。
[0017]根据本专利技术具体实施方式提供的难熔高熵合金的等温锻造方法，所述难熔高熵合金化学成分及原子百分数包括：Ti 20%、Zr 20%、Hf 20%、Mo 20%和Ta 20%。
[0018]根据本专利技术具体实施方式提供的上述难熔高熵合金的等温锻造方法制备的难熔高熵合金产品。
[0019]该难熔高熵合金产品采用前述等温锻造方法进行锻造后，产品的性能指标如下：室温抗拉强度：1050
‑
1500MPa；室温延伸率：4
‑
8%；600℃抗拉强度：800
‑
1000MPa；
600℃延伸率：10
‑
20%。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术的等温锻造方法中，确定了难熔高熵合金等温锻造的预热温度，并在该预热温度下对难熔高熵合金依次进行首次镦粗、首次横向拔长、首次滚圆、翻转二次镦粗、二次横向拔长、二次滚圆、翻转三次镦粗和三次滚圆的处理过程，在较低的锻造压力就可以消除熔铸难熔高熵合金的孔隙等缺陷，细化晶粒，有效提高难熔高熵合金的综合力学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种难熔高熵合金的等温锻造方法，其特征在于，包括以下步骤：S1测试:准备难熔高熵合金铸锭，取测试样品，检测所述测试样品的再结晶温度，确定预热温度；S2加热:根据S1测试步骤得到的预热温度，将所述难熔高熵合金铸锭加热至所述预热温度，并进行保温；S3等温锻造：维持S2加热步骤难熔高熵合金铸锭的温度，对所述难熔高熵合金铸锭依次进行首次镦粗、首次横向拔长、首次滚圆、翻转二次镦粗、二次横向拔长、二次滚圆、翻转三次镦粗和三次滚圆的等温锻造处理，得到等温锻造品；S4水淬：将步骤S3等温锻造得到的等温锻造品入水进行水淬，然后进行二次热处理，即完成难熔高熵合金的等温锻造。2.根据权利要求1所述的难熔高熵合金的等温锻造方法，其特征在于，步骤S1测试中，所述测试样品为多个，每个所述测试样品的质量为10
‑
30mg；每个所述测试样品均测试再结晶温度，取多个所述测试样品的再结晶温度的平均值，得到所述预热温。3.根据权利要求1或2所述的难熔高熵合金的等温锻造方法，其特征在于，步骤S1测试中，所述预热温度高于所述再结晶温度100
‑
200℃。4.根据权利要求1所述的难熔高熵合金的等温锻造方法，其特征在于，步骤S2加热中，所述加热的加热速度为10
‑
15℃/min，所述保温的时间为60
‑
90min。5.根据权利要求1所述的难熔高熵合金的等温锻造方法，其特征在于，步骤S3等温锻造中，所述首次镦粗过程，难熔高熵合金铸锭的变形速度为10
‑
30mm/s，变形比例为40
‑
70%；和/或，所述翻转二次镦粗过程，变形速度为10
‑
30mm/s，变形比例为30

【专利技术属性】
技术研发人员：姜韬，胡仔健，邹健，
申请(专利权)人：宁夏北鼎新材料产业技术有限公司，
类型：发明
国别省市：