一种胞状异构纳米沉淀高温强化高熵合金及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种胞状异构纳米沉淀高温强化高熵合金及其制备方法和应用，其中，胞状异构纳米沉淀高温强化高熵合金，按照质量分数计，原料成分包括：

【技术实现步骤摘要】
一种胞状异构纳米沉淀高温强化高熵合金及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及金属材料
，尤其涉及一种胞状异构纳米沉淀高温强化高熵合金及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]高熵合金因具有高强度
、
高硬度
、
高耐磨性和高耐蚀性等优异性能，具有广阔应用前景
。
由于在近等原子比下存在多个主要元素，因此高熵合金表现出独特的四大效应，即高熵效应
、
迟滞扩散效应
、
晶格畸变效应和鸡尾酒效应
。
高熵合金由于其独特的成分
、
微观结构和可调控的性能，在结构材料领域具有广阔的应用前景
。
但大量深入研究发现长期制约传统金属结构材料发展的“强度
‑
塑性”倒置关系在高熵合金中依然普遍存在，原因是其塑性变形机制往往被认为与传统金属材料并无本质差别
。
因此，迫切需要进行新颖的微观结构构筑，以实现高熵合金的有效强韧化
。
[0003]材料的强化通过阻碍位错运动实现，而韧化则需要以促进位错源开动等方式进行塑性变形，释放应力集中，延缓裂纹萌生来实现
。
在克服材料强度
‑
延展性矛盾的不断努力中，研究者们提出了异构材料这一新概念，实现了材料在保证较大延展性的同时具有高的强度
。
异构材料可以定义为强度从一个区域到另一个区域具有显著异质性的材料
。
这种强度异质性可能是由微观结构异质性
、
晶体结构异质性或成分异质性所引起
。
金属所沈阳材料科学国家研究中心卢磊研究员团队发表了
(Pan Q,Zhang L,Feng R,et al.Gradi ent cell
–
structured high
‑
entropy alloy with exceptional strength and ductility[J].Science,2021,374(6570):984
‑
989.)
，通过在高熵合金晶粒内部引入胞状多级组织，在提高材料强度的同时，保持了良好的塑性和稳定的加工硬化，实现了超高强塑性匹配的高熵合金
。
这一报道为高熵合金强韧性研究提供了新思路
。
[0004]选区激光熔覆技术
(SLM)
制备的单相面心立方
(FCC)
结构金属材料通常呈现出多级胞状组织结构和化学成分偏析
。
事实上，通过
SLM
技术制备多级胞状异构强韧化材料已被多次报道，并应用于
316L
不锈钢
(Wang Y M,Voisin T,Mckeown J T,et al.Additively manufactured hierarchical stainless steels with high strength and ductility[J].NATURE MATERIALS,2018,17(1):63.)
，
CoCrFeMnNi
高熵合金
(Zhu Z G,Nguyen Q B,Ng F L,et al.Hierarchical microstructure and strengthening mechanisms of a CoCrF eNiMn high entropy alloy additively manufactured by selective laser meltin g[J].Scripta Materialia,2018,154:20
‑
24)
，
CoCrNi
中熵合金
(Han B,Zhan g C,Feng K,et al.Additively manufactured high strength and ductility Cr CoNi medium entropy alloy with hierarchical microstructure[J].Materials Science and Engineering:A,2021,820:141545.)
等金属材料
。
通过选区激光熔覆技术制备多级异构金属材料实现强韧化的方法已被多数研究者认同，并且该种方法在异构金属材料工程化制备方面存在较大可能性，有较大发展前景及研究价值
。
[0005]然而此类胞状多级结构强化效应存在一个缺陷，即高温不稳定性
。
在高温环境下服役时，此类强化效应会显著降低，并且随着温度的升高，此强化类效应会逐渐减小直至失效
。
这一问题严重制约了胞状异构材料，尤其是胞状异构高熵合金在航空航天
、
燃气发电以及核领域的应用
。

技术实现思路

[0006]本专利技术所的目的在于提供一种胞状异构纳米沉淀高温强化高熵合金及其制备方法和应用，能实现胞状多级结构高熵合金的高温强化
。
[0007]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：
[0008]本专利技术提供了一种胞状异构纳米沉淀高温强化高熵合金，按照质量分数计，原料成分包括：
32
～
38
％
Co
，
22
～
28
％
Cr
，
22
～
28
％
Ni
，
12
～
18
％
W
和
0.05
～
0.15
％
C
；
[0009]所述高熵合金制备方法包括以下步骤：
[0010]将所需
CoCrNiW
高熵合金粉末进行激光增材制造，得到高熵合金成型毛坯；
[0011]对所述高熵合金成型毛坯进行热处理，得到胞状异构纳米沉淀高温强化高熵合金
。
[0012]本专利技术还提供了一种胞状异构纳米沉淀高温强化高熵合金的制备方法，包括以下步骤：
[0013]将所述
CoCrNiW
高熵合金粉末进行激光增材制造，得到高熵合金成型毛坯；
[0014]对所述高熵合金成型毛坯进行热处理，得到胞状异构纳米沉淀高温强化高熵合金
。
[0015]优选的，所述
CoCrNiW
高熵合金粉末的粒径为
10
～
100
μ
m。
[0016]优选的，所述
CoCrNiW
高熵合金粉末由合金原料经气雾化制粉处理制得
。
[0017]优选的，所述激光增材制造工艺的条件包括：激光功率为
50
～
500W
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种胞状异构纳米沉淀高温强化高熵合金，其特征在于，按照质量分数计，原料成分包括：
32
～
38
％
Co
，
22
～
28
％
Cr
，
22
～
28
％
Ni
，
12
～
18
％
W
和
0.05
～
0.15
％
C
；所述胞状异构纳米沉淀高温强化高熵合金的制备方法包括以下步骤：将所需
CoCrNiW
高熵合金粉末进行激光增材制造，得到高熵合金成型毛坯；对所述高熵合金成型毛坯进行热处理，得到胞状异构纳米沉淀高温强化高熵合金
。2.
权利要求1所述胞状异构纳米沉淀高温强化高熵合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所需
CoCrNiW
高熵合金粉末进行激光增材制造，得到高熵合金成型毛坯；对所述高熵合金成型毛坯进行热处理，得到胞状异构纳米沉淀高温强化高熵合金
。3.
根据权利要求2所述的胞状异构纳米沉淀高温强化高熵合金的制备方法，其特征在于，所述
CoCrNiW
高熵合金粉末的粒径为
10
～
100
μ
m。4.
根据权利要求3所述的胞状异构纳米沉淀高温强化高熵合金的制备方法，其特征在于，所述
CoCrNiW
高熵合金粉末由合金原料经气雾化制粉处理制得
。5.
根据权利要求2所述的胞状异构纳米沉淀高温强化...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏维，樊建荣，李雄伟，刘力，马松杰，赵瑜，杜垚，王昊锋，
申请(专利权)人：延安职业技术学院，
类型：发明
国别省市：