【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料，涉及一种tizralsi系合金以及利用高熵析出相细化tizralsi系合金的方法。
技术介绍
1、多主元合金/高熵合金是近10几年来发展出来的一类新型金属结构材料，根据其组成元素和含量的差异，在结构材料、功能材料领域表现出了应用潜力。根据使用场景的需要，现有报道中的高熵合金主要包含轻质高熵合金、耐高温高熵合金、抗腐蚀、抗辐照、抗冲击抗低温等高熵合金体系。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是：提供一种tizralsi系合金以及利用高熵析出相细化tizralsi系合金的方法，用具有密度低、强度高、抗辐照的高熵合金作为传统铁基、镍基合金的替代材料，实现明显的结构减重效果，同时提升构件性能。
2、为解决此技术问题，本专利技术的技术方案是：
3、一方面，提供一种tizralsi系合金，所述tizralsi系合金的化学成分按照原子百分含量为：al：15.1～16.5％、zr：23.5～24.5％、si：0.2～0.5％、hf+nb+v：≤5％、余量为ti和不可避免的杂质。
4、优选地，所述tizralsi系合金的化学成分按照原子百分含量为：al：15.5～16.5％、zr：23.5～24.5％、si：0.2～0.5％、hf+nb+v：≤4％、余量为ti和不可避免的杂质。
5、优选地，所述tizralsi系合金的化学成分按照原子百分含量为：al：15.1～16％、zr：23.5～24.5％、si：0.2～0.5％、hf+n
6、一方面，提供一种利用高熵析出相细化tizralsi系合金的方法，所述的方法包括以下步骤：
7、s1：铸锭熔炼：制备合金铸锭，铸锭熔炼后在950℃～1000℃处理24～48小时，炉冷，获得微米级高熵析出相；
8、s2：热加工：开坯，开坯温度控制在950℃～1050℃范围内，总变形量大于95％，获得均匀细晶组织；
9、s3：热处理：1080℃～1120℃固溶处理2～4小时，随后650～750℃，保温2～3小时，空冷处理，获得具有纳米高熵析出相的tizralsi系合金材料。
10、优选地，步骤s1中采用三次真空自耗熔炼的方法制备合金铸锭。
11、步骤s2中采用锻造或挤压方法开坯。步骤s2中若采用锻造的方法开坯，单火次锻造变形量不低于70％。
12、经过本专利技术的利用高熵析出相细化tizralsi系合金的方法，所述的高熵析出相体积分数含量在5～12％之间，析出相初始尺寸在1～5μm范围内。
13、区别于实验室制品，本专利技术的方法制备的tizralsi系合金棒材及锻件在百公斤以上，达到工业级尺寸。
14、基于对本合金组成相的关键特性和析出相与基体的相互作用特点，本专利技术专利提出利用高熵析出相来细化热加工后的合金组织，通过“先利用微米级大尺寸高熵析出相细化热加工组织，后利用纳米级高熵析出相强化合金”的工艺实现合金晶粒的细化，同时控制使用条件下析出相尺寸及分布，以获得具有优异力学性能的细晶高熵合金材料。细化后组织均匀、晶粒细小，合金强塑性匹配良好，其中强度可达到1250mpa以上，同时塑性伸长率达到9％以上，抗辐照性能优异。
15、本专利技术的有益效果是：
16、(1)本专利技术提供一种利用高熵析出相细化tizralsi系合金的方法，采用先利用微米级大尺寸高熵析出相细化热加工组织，后利用纳米级高熵析出相强化合金，使合金棒材具有优异的力学性能。本专利技术提出的材料及制备方法是针对辐照、高载荷环境应用条件开发的，其可以作为传统铁基、镍基合金的替代材料，实现明显的结构减重效果，同时提升构件性能。
17、(2)本专利技术提供一种利用高熵析出相细化tizralsi系合金的方法，可采用通用的熔炼、锻造、热轧、挤压设备进行加工，易于工业化生产。加工制备成本与传统钛合金相近。
18、(3)本专利技术的tizralsi系合金具有密度低、强度高、抗辐照的性能特点，其铸锭组织较粗大，细化和均匀化此合金的晶粒组织是后续制备质量稳定构件的前提条件，因此，如何在实现本专利技术涉及合金的组织细化均匀化是本专利技术专利要解决的主要技术难点。
19、传统钛合金中加入si元素，形成的ti5si3析出相为纳米级，根据合金特性，析出相尺寸难以达到微米级，在合金热加工过程中纳米级的析出相难以作为动态再结晶的形核基点，而本专利技术提出的tizralsi系合金，铸态组织中含有微米级的(tizr)5(alsi)3高熵析出相，该析出相的初始尺寸为微米级，能够作为热加工过程中再结晶的形核点，实现合金热加工后组织的细化和均匀化；同时，(tizr)5(alsi)3高熵析出相在后续的固溶时效处理后，能够以纳米级尺寸存在，能够强化合金。这种高熵析出相的微米级和纳米级特性，是传统钛合金中硅化物析出相不具备的，因此，本专利技术提出的“先利用微米级大尺寸高熵析出相细化热加工组织，后利用纳米级高熵析出相强化合金”工艺。
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1.一种TiZrAlSi系合金，其特征在于：所述TiZrAlSi系合金的化学成分按照原子百分含量为：Al：15.1～16.5％、Zr：23.5～24.5％、Si：0.2～0.5％、Hf+Nb+V：≤5％、余量为Ti和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的合金，其特征在于：所述TiZrAlSi系合金的化学成分按照原子百分含量为：Al：15.5～16.5％、Zr：23.5～24.5％、Si：0.2～0.5％、Hf+Nb+V：≤4％、余量为Ti和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的合金，其特征在于：所述TiZrAlSi系合金的化学成分按照原子百分含量为：Al：15.1～16％、Zr：23.5～24.5％、Si：0.2～0.5％、Hf+Nb+V：≤4％、余量为Ti和不可避免的杂质。
4.一种利用高熵析出相细化如权利要求1所述TiZrAlSi系合金的方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤S1中采用三次真空自耗熔炼的方法制备合金铸锭。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤S2中若采用锻造的方法开坯，单火次锻造变形量不低于70％。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述的高熵析出相体积分数含量在5～12％之间。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述的高熵析出相初始尺寸在1～5μm范围内。
...【技术特征摘要】
1.一种tizralsi系合金，其特征在于：所述tizralsi系合金的化学成分按照原子百分含量为：al：15.1～16.5％、zr：23.5～24.5％、si：0.2～0.5％、hf+nb+v：≤5％、余量为ti和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的合金，其特征在于：所述tizralsi系合金的化学成分按照原子百分含量为：al：15.5～16.5％、zr：23.5～24.5％、si：0.2～0.5％、hf+nb+v：≤4％、余量为ti和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的合金，其特征在于：所述tizralsi系合金的化学成分按照原子百分含量为：al：15.1～16％、zr：23.5～24.5％、si：0.2～0.5％、hf+nb+v...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏武，高帆，李臻熙，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：
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