【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及于高熵合金材料，尤其是涉及一种高硬度软磁性的feconialsi高熵合金及其制备方法与应用。
技术介绍
1、传统合金是以一种或者两种金属元素为主要的组元，添加少量的其它元素调节性能的合金。传统的软磁合金包括硅钢、坡莫合金和铁硅铝软磁(sendust)合金等，软磁材料主要用于制造变压器、电感器和继电器的铁芯等，存在强度较差且加工工艺复杂等问题。相比于传统软磁材料，磁性高熵合金虽然在软磁性能方面依然具有较大差距，但是良好的综合性能较大程度上改进了传统软磁材料的应用局限性。高熵合金的概念在2004年被提出，起源于大块非晶玻璃的研究。英国的cantor等人首先发现含有5种或者5种以上的元素以等原子比或接近等原子比构成的合金，通常具有简单的固溶体结构而不是预期的非晶结构。同时期的我国台湾的叶均蔚教授根据合金的组态熵对合金进行了分类并提出高熵合金的概念。高熵合金的高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应和鸡尾酒效应使得高熵合金倾向于形成具有简单结构的固溶体，具有良好的力学性能、抗氧化性和耐腐蚀性等。除此之外，高熵合金中通常含有fe、co和ni磁性元素，因此许多高熵合金也具有软磁性能。
2、feconi三元合金具有面心立方晶格(face center cubic，fcc)单相结构，因此硬度较低。软磁高熵合金的硬度主要通过加入其它元素产生固溶强化、析出强化或者形成体心立方晶格(body center cubic，bcc)结构等方式提高。其他元素的添加会造成软磁性能的降低，如何兼顾软磁性能和硬度是人们研究的一个方向。zhan
3、专利公开号cn116732409a公开了一种兼具高硬度和软磁性能的feconimo中熵合金及其制备方法，所述的中熵合金中，包括20～40at.％的fe、20～40at.％的co、20～40at.％的ni和0～10at.％的mo，其中mo含量不为0。解决现有技术中feconi三元中熵合金力学性能较差而无法实际应用于软磁材料中的问题，实现了在保持软磁性能基本不变的基础上大幅提高了合金硬度，拓宽其应用领域。但是该方法得到的中熵合金的最大维氏硬度为169hv，相对较低。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高硬度软磁性的feconialsi高熵合金及其制备方法与应用，通过调整非铁磁性元素al、si的相对含量变化和铁磁性元素fe、co、ni的相对含量变化来调控合金的性能，获得了一系列性能优异的高硬度软磁高熵合金，拓宽其应用领域。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、本专利技术的技术方案之一提供了一种高硬度软磁性的feconialsi高熵合金，所述的feconialsi高熵合金包括原子百分比15％～35％的fe、15％～35％的co、15％～35％的ni、10％～25％的al、0～15％的si，其中al和si的原子百分比之和为25％，al的原子百分比不为0。
4、进一步地，所述的feconialsi高熵合金中，元素原子百分比为fe：co：ni：al：si＝1:1:1：(0.4～0.8)：(0.2～0.6)。
5、本专利技术的技术方案之二提供了一种高硬度软磁性的feconialsi高熵合金的制备方法，包括以下步骤：
6、s1：按所述feconialsi高熵合金的成分比例称取原材料；
7、s2：将所述原材料在氩气气氛中进行电弧熔炼，凝固得到合金铸锭；
8、s3：将所述合金铸锭利用铜模吸铸法制备出块状样品，即目标产物feconialsi高熵合金。
9、进一步地，在步骤s1中，所述的原材料为fe块、co块、ni颗粒、al块、si块，纯度大于99.95％。
10、进一步地，在步骤s1中，所述原材料在称取后进行打磨氧化皮。
11、进一步地，在步骤s2中，所述的氩气气氛采用纯度大于99.999％的氩气。
12、进一步地，在步骤s2中，所述电弧熔炼的具体过程为：将熔炼炉的腔室压力抽至优于3×10-3pa，然后通入氩气使腔室压力为0.10～0.12mpa。在水冷铜坩埚中，利用电弧熔炼合金，调节电流为130～170a，反复熔炼2～6次，确保铸锭的成分均匀。
13、进一步地，在步骤s3中，所述的铜模吸铸法的腔室压力为0.12～0.13mpa。
14、进一步地，在步骤s3中，所述铜模吸铸法的具体过程为：将熔炼炉的腔室压力抽至优于3×10-3pa，再通入氩气至0.12～0.13mpa，调节电流大小为140～200a，当铸锭全部熔化且流动性较好时拉下吸铸阀，熔融的合金受到压力差进而被吸铸到水冷铜模中。
15、本专利技术的技术方案之三提供了一种高硬度软磁性的feconialsi高熵合金的应用，应用于变压器、电机、电感器、继电器领域。
16、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
17、(1)传统软磁材料(例如sendust合金，铁铝合金)中含有非铁磁性al元素，al元素的添加并没有恶化合金的软磁性能，并且有利于提高硬度。高硅钢往往比含有较低si含量的硅钢具有更好的软磁性能，因此si元素对于改善软磁性能有一定影响。因此，本专利选择的合金元素包括软磁高熵合金中出现频率最高的三种元素(fe、co、ni)和al元素、si元素，由于添加非铁磁性al元素和si元素对材料的硬度和软磁性能会产生不同的影响，因此在合适的范围内调节al元素和si元素的添加量，产生协同作用，有利于制备出具有高硬度软磁性能的高熵合金。
18、(2)fe、co、ni、al和si元素的原子半径分别为126pm、125pm、124pm、143.1pm和111pm。feconi三元合金为fcc结构，并且fe、co和ni元素的原子尺寸差异较小。与fe、co、ni相比，al元素的原子尺寸较大而si元素的原子尺寸较小，导致合金易于形成bcc结构以释放晶格畸变能。因此，本专利技术制备的feconialsi高熵合金均为bcc结构，具有较高的硬度，调节al元素和si元素的相对含量可能减少晶格畸变，降低对软磁性能的不利影响。
19、(3)本专利技术固定铁磁性元素fe、co、ni的原子百分比为75％和非铁磁性元素al、si的原子百分比为25％，通过调整非铁磁性元素al、si的相对含量变化和铁磁性元素fe、co、ni的相对含量变化来调控本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高硬度软磁性的FeCoNiAlSi高熵合金，其特征在于，所述的FeCoNiAlSi高熵合金包括原子百分比15％～35％的Fe、15％～35％的Co、15％～35％的Ni、10％～25％的Al、0～15％的Si，其中Al和Si的原子百分比之和为25％，Al的原子百分比不为0。
2.根据权利要求1所述的一种高硬度软磁性的FeCoNiAlSi高熵合金，其特征在于，所述的FeCoNiAlSi高熵合金中，元素原子百分比为Fe：Co：Ni：Al：Si＝1：1：1：(0.4～0.8)：(0.2～0.6)。
3.如权利要求1或2所述的一种高硬度软磁性的FeCoNiAlSi高熵合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种高硬度软磁性的FeCoNiAlSi高熵合金的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述的原材料为Fe块、Co块、Ni颗粒、Al块、Si块，纯度大于99.95％。
5.根据权利要求3所述的一种高硬度软磁性的FeCoNiAlSi高熵合金的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述原材料在称取后进行打磨氧化皮
6.根据权利要求3所述的一种高硬度软磁性的FeCoNiAlSi高熵合金的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述的氩气气氛采用纯度大于99.999％的氩气。
7.根据权利要求3所述的一种高硬度软磁性的FeCoNiAlSi高熵合金的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述电弧熔炼的具体过程为：将熔炼炉的腔室压力抽至优于3×10-3Pa，然后通入氩气使腔室压力为0.10～0.12MPa；在水冷铜坩埚中，利用电弧熔炼合金，调节电流为130～170A，反复熔炼2～6次，确保铸锭的成分均匀。
8.根据权利要求3所述的一种高硬度软磁性的FeCoNiAlSi高熵合金的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述的铜模吸铸法的腔室压力为0.12～0.13MPa。
9.根据权利要求3所述的一种高硬度软磁性的FeCoNiAlSi高熵合金的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述铜模吸铸法的具体过程为：将熔炼炉的腔室压力抽至优于3×10-3Pa，再通入氩气至0.12～0.13MPa，调节电流大小为140～200A，当铸锭全部熔化且流动性较好时拉下吸铸阀，熔融的合金受到压力差进而被吸铸到水冷铜模中。
10.如权利要求1或2所述的一种高硬度软磁性的FeCoNiAlSi高熵合金的应用，其特征在于，应用于变压器、电机、电感器、继电器领域。
...【技术特征摘要】
1.一种高硬度软磁性的feconialsi高熵合金，其特征在于，所述的feconialsi高熵合金包括原子百分比15％～35％的fe、15％～35％的co、15％～35％的ni、10％～25％的al、0～15％的si，其中al和si的原子百分比之和为25％，al的原子百分比不为0。
2.根据权利要求1所述的一种高硬度软磁性的feconialsi高熵合金，其特征在于，所述的feconialsi高熵合金中，元素原子百分比为fe：co：ni：al：si＝1：1：1：(0.4～0.8)：(0.2～0.6)。
3.如权利要求1或2所述的一种高硬度软磁性的feconialsi高熵合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种高硬度软磁性的feconialsi高熵合金的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述的原材料为fe块、co块、ni颗粒、al块、si块，纯度大于99.95％。
5.根据权利要求3所述的一种高硬度软磁性的feconialsi高熵合金的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述原材料在称取后进行打磨氧化皮。
6.根据权利要求3所述的一种高硬度软磁性的feconialsi高熵合金的制备方法...
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