一种碳化物强化的制造技术

本发明专利技术公开了一种碳化物强化的

【技术实现步骤摘要】
一种碳化物强化的NiCoCr中熵合金及制备方法


[0001]本专利技术涉及合金制备
，具体为一种碳化物强化的
NiCoCr
中熵合金及制备方法
。

技术介绍

[0002]传统合金通常使用一种元素作为主要成分，性能的改善主要是添加少量其它合金元素
。
但是添加过量的合金元素会导致合金中形成一些金属间化合物
。
一旦形成脆性化合物，将严重影响合金的性能，导致性能下降
。
因此，在传统合金的设计理念中，当合金的性能满足应用要求时，应尽可能减少合金元素的种类
。
[0003]然而，高熵合金
(HEAs)
的设计理念与传统合金截然不同
。
中熵合金
(MEAs)
和高熵合金
(HEAs)
由于其高混合熵效应
、
严重晶格畸变效应
、
迟滞扩散效应和“鸡尾酒”效应，使其具有独特的微观结构特征，因而呈现出诸多不同于传统合金的独特性能，比如良好的综合力学性能以及热稳定性
、
优异的耐腐蚀性能和出色的抗辐照等
。
[0004]在目前众多的
HEAs
体系中，面心结构
(fcc)
的
H/MEA
最受关注，而其中等原子比
NiCoCr
中熵合金
(MEA)
是典型代表，
NiCoCr
中熵合金具有非常低的堆垛层错能
、
原子尺度的短程有序结构
、
高晶格摩擦力和高孪晶形成能力
。
而且在室温和低温下会呈现出多阶段的变形机制特征，包括位错面滑移
、
孪生和相变
。
然而，粗晶单相
NiCoCr
中熵合金与
fcc
纯金属类似，虽然有较高的延性但屈服强度有限，限制了其工程应用，因此，大幅度提高粗晶
NiCoCr
的屈服强度同时保持高塑性是当前亟需解决的关键问题
。

技术实现思路

[0005]针对
NiCoCr
中熵合金提高屈服强度的同时保持良好的塑性的问题，本专利技术提供一种碳化物强化的
NiCoCr
中熵合金及制备方法，使中熵合金实现高强度并保持了良好的塑性
。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0007]一种碳化物强化的
NiCoCr
中熵合金，按质量百分比计，包括
33.5
～
34.5
％的
Ni
，
34
～
34.5
％的
Co
，
0.8
～
1.7
％的
Nb
，
28.5
～
30
％的
Cr
，
0.6
～
1.7
％的
Cr3C2。
[0008]优选的，所述
NiCoCr
中熵合金为双相结构，包括
fcc
基体相和碳化物增强相
。
[0009]优选的，所述
NiCoCr
中熵合金的抗拉强度为
1200
‑
1205MPa
，屈服强度为
850
‑
880MPa
，断裂延伸率大于
35
％
。
[0010]一种碳化物强化的
NiCoCr
中熵合金的制备方法，包括以下步骤：
[0011]步骤
1、
按质量百分比计，
33.5
～
34.5
％的
Ni
，
34
～
34.5
％的
Co
，
0.8
～
1.7
％的
Nb
，
28.5
～
30
％的
Cr
，
0.6
～
1.7
％的
Cr3C2熔炼得到合金铸锭；
[0012]步骤
2、
对合金铸锭进行多道次热轧处理，热轧温度
975
～
1025℃
；
[0013]步骤
3、
对热轧后的合金铸锭进行固溶处理，
[0014]步骤
4、
对固溶处理后的合金铸锭进行冷轧处理；
[0015]步骤
5、
对冷轧后的合金铸锭在
800
～
900℃
退火处理后淬火，得到碳化物增强的
NiCoCr
中熵合金
。
[0016]优选的，步骤1中采用真空电弧熔炼方法进行熔炼得到合金铸锭
。
[0017]优选的，步骤2中所述合金铸锭热轧的总变形量控制在
35
‑
45
％，每道次后保温
1.5min。
[0018]优选的，步骤3中固溶处理的方法为，在温度为
1240
～
1260℃
下进行固溶处理，时间为
24h。
[0019]优选的，步骤4中所述冷轧处理的总变形量为
65
‑
75
％
。
[0020]优选的，步骤5中合金铸锭退火时间为
60
±
10min。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0022]本专利技术提供一种碳化物强化的
NiCoCr
中熵合金，利用价电子浓度准则进行成分设计和简单的四步变形热处理，便可引入多种机制进行协同强化实现高强度和高塑性；通常情况下，粗晶
NiCoCr
合金由于其
fcc
结构的晶体学特征，有多个滑移系，塑性变形能力强，但是强度有限，其屈服强度一般为
250
～
400MPa。
因此为了提高屈服强度并保持良好塑性
。
本专利技术通过成分工艺和结构设计同时引入多种强化机制，使其屈服强度提高至2～3倍
。
并且每种强化机制都有显著的贡献，合金依然保持
fcc
基体，从而使合金强度提升的同时依然具有良好的塑性
。
本专利技术合金具有优良的室温力学性能，将
NiCoCr
中熵合金屈服强度提升至约
868MPa
，抗拉强度提升了至约
1205MPa
，同时兼具有
35.5
％的拉伸延性
。
附图说明
[0023]图1为本专利技术碳化物强化的
NiCoCr
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种碳化物强化的
NiCoCr
中熵合金，其特征在于，按质量百分比计，包括
33.5
～
34.5
％的
Ni
，
34
～
34.5
％的
Co
，
0.8
～
1.7
％的
Nb
，
28.5
～
30
％的
Cr
，
0.6
～
1.7
％的
Cr3C2。2.
根据权利要求1所述的一种碳化物强化的
NiCoCr
中熵合金，其特征在于，所述
NiCoCr
中熵合金为双相结构，包括
fcc
基体相和碳化物增强相
。3.
根据权利要求1所述的一种碳化物强化的
NiCoCr
中熵合金，其特征在于，所述
NiCoCr
中熵合金的抗拉强度为
1200
‑
1205MPa
，屈服强度为
850
‑
880MPa
，断裂延伸率大于
35
％
。4.
一种碳化物强化的
NiCoCr
中熵合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
1、
按质量百分比计，
33.5
～
34.5
％的
Ni
，
34
～
34.5
％的
Co
，
0.8
～
1.7
％的
Nb
，
28.5
～
30
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金钰，张翀，刘刚，孙军，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：