【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及合金材料设计领域，具体涉及一种具有良好室温拉伸塑性的难熔高熵超合金及其制备方法。
技术介绍
1、航空发动机是所有飞行器的核心部件，对飞行器的服役性能和安全起着决定性作用。随着高推重比、高功重比发动机的发展，飞行器对于耐热部件的要求愈发严苛。面对未来飞行器的发展，传统金属及合金可能面临更加严峻的挑战。近年来，高熵合金，特别是具有体心立方结构的难熔高熵合金已引起了人们的广泛关注。这类合金一般具有多种主元，且各个主元的含量为等原子比或近等原子比。而难熔高熵合金是指以元素周期表中第四、第五、第六族中的元素（ti, zr, hf, v,nb,ta,cr,mo,w）为主进行设计的一类高熵合金。相比于传统合金，这种合金具有更高的成分设计空间，有希望满足更加苛刻的设计需求。同时，难熔高熵合金的熔点普遍更高，有助于实现在更高温度环境下服役。在这一概念驱动下，我们将镍基合金中经典γ-γ＇超结构成功地引入到了难熔高熵合金，形成了一种具有纳米析出相的难熔高熵超合金。超合金一般是指与传统镍基合金相似，具有一定体积分数的有序相颗粒，且颗粒与基体之间存在共格或半共格的关系的一类合金。
技术实现思路
1、针对上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提出了一种构思合理，具备良好的力学性能，兼具高的屈服强度和拉伸塑性的具有良好室温拉伸塑性的难熔高熵超合金及其制备方法。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种具有良好室温拉伸塑性的难熔高熵超合金,其由al、nb、ti和zr元素组成，通式为
3、所述具有良好室温拉伸塑性的难熔高熵超合金,其中：所述难熔高熵超合金的室温屈服强度为1120mpa，塑性变形为11.0%。
4、一种具有良好室温拉伸塑性的难熔高熵超合金的制备方法,其首先将称重好的al，nb，ti，zr的四种单质金属混合，对其进行真空电弧熔炼，并吸铸成型获得铸态合金板材，接着对其依次进行冷轧和保温处理，得到难熔高熵合金alnbtizr。
5、所述具有良好室温拉伸塑性的难熔高熵超合金的制备方法,其中,具体包括以下步骤:
6、(1)选择al, nb, ti, zr四种单质金属的块状原料，对四种单质金属的块状原料的表面进行打磨并利用超声波清洗机对其清洗，称重后，再次用超声清洗机进行清洗；
7、(2)将称重好的四种单质金属的块状原料，依据al, ti, zr, nb的顺序依次放入真空电弧炉中，然后通入保护气体后进行熔炼，以获得纽扣锭；
8、（3）从获得的纽扣锭上切取10~15g原料，打磨切痕，用超声清洗机清洗，随后重复所述步骤（2）对其进行熔炼，然后将切取的原料放至铜模中吸铸；
9、（4）拆下铜模，取出吸铸后获得的金属薄板，在室温下对金属薄板进行轧制；
10、（5）将轧制后的金属薄板打磨后，用超声清洗机清洗，然后包裹后装进石英管中，并接入真空系统当中，充入高纯氩气和抽真空后，将石英管封闭；
11、（6）将封好金属薄板的石英管在600℃~700℃下保温2~5小时，保温结束后，将金属薄板从石英管中取出掷入水中淬火，淬火完成后，得到难熔高熵超合金。
12、所述具有良好室温拉伸塑性的难熔高熵超合金的制备方法,其中：所述步骤(1)中al, nb, ti, zr四种单质金属的块状原料的原子百分别为al：5%~10%，nb：30%~40%，ti：30%~40%，zr：20%~30%;
13、所述步骤（1）中al, nb, ti, zr四种单质金属的块状原料的纯度均高于99.9wt%，每次称重质量误差不高于±0.005g;
14、所述步骤（4）是将金属薄板在室温下轧制至0.35~0.45mm，名义变形量为80%;
15、所述步骤（6）中获得的难熔高熵超合金的室温屈服强度为1120mpa，塑性变形为11.0%。
16、所述具有良好室温拉伸塑性的难熔高熵超合金的制备方法,其中，所述步骤（2）的具体过程为：
17、（2.1）将称重好的四种金属块状原料，依据al, ti, zr, nb的顺序依次放入真空电弧炉的铜坩埚上的原料工位；
18、（2.2）关闭真空电弧炉的炉门，依次打开真空电弧炉的抽真空系统的机械泵和分子泵，将真空电弧炉炉内真空度抽至1.5×10-3以下；
19、（2.3）向真空电弧炉炉内通入纯度大于99.99wt%的氩气作为保护气体，并使得真空电弧炉炉内压强维持在0.06mpa；
20、（2.4）将真空电弧炉的钨铈电极尖端位置调整至铜坩埚的引弧工位上的钛锭的上方2~5mm，引弧成功后，直接提高真空电弧炉的钨铈电极的电流至480a~500a熔炼钛锭，进一步降低炉内氧氮浓度，熔炼时间不低于2分钟；熔炼结束，待钛锭冷却后，重新展示出金属光色，确保其未变黄或变蓝；
21、（2.5）重复上述步骤（2.4）中的引弧操作，之后将钨铈电极尖端移动到铜坩埚上的原料工位上方约10mm，提高真空电弧炉的电流至480a~500a，将铜坩埚上的原料工位内所有原料融化，随后开始计时保持原料熔融状态3分钟,然后在铜坩埚的原料工位上静止冷却凝固，同时铜坩埚下有通入的冷却循环水，循环水的水温保持在19~25℃;
22、（2.6）熔炼完成，利用机械手对在铜坩埚的原料工位上冷却凝固后的纽扣锭进行翻转；
23、（2.7）重复上述步骤（2.6）中的引弧、熔炼和翻转操作工序至少8次，确保纽扣锭成分均匀；纽扣锭熔炼均匀后，待纽扣锭冷却至室温，等待5~8分钟,纽扣锭温度降低至室温，排除真空电弧炉炉内废气，打开真空电弧炉的炉门并取出纽扣锭。
24、所述具有良好室温拉伸塑性的难熔高熵超合金的制备方法,其中，所述步骤（3）的具体过程为：
25、（3.1）利用电火花线切割，从获得的纽扣锭上切取10~15g原料，并用砂纸打磨切痕，之后用超声清洗机清洗；
26、（3.2）重复所述步骤（2.1）-(2.4)至钛锭未变色，将切取的原料利用机械手放置于真空电弧炉的铜坩埚上的吸铸工位，完成引弧操作，并将钨铈电极尖端移动到吸铸工位上方，提高真空电弧炉的电流,直至将纽扣锭完全熔化为止；在确保原料充分熔化的情况下，按下吸铸工位下方的吸铸阀，将熔融态金属吸至真空电弧炉的铜模中进行吸铸，获得板状铸态合金即金属薄板。
27、所述具有良好室温拉伸塑性的难熔高熵超合金的制备方法,其中：所述铜模的型腔长×宽×厚的尺寸为60mm×10mm×2mm。
28、所述具有良好室温拉伸塑性的难熔高熵超合金的制备方法,其中，所述步骤（5）的具体过程为：
29、（5.1）将轧制后的板材用砂纸打磨表面，并用超声清洗机清洗；
30、（5.2）用0.025mm厚的钽薄包裹板材，将其本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有良好室温拉伸塑性的难熔高熵超合金,其特征在于,所述难熔高熵超合金由Al、Nb、Ti和Zr元素组成，通式为AlNbTiZr；所述难熔高熵超合金中各元素的原子百分别为Al：5%~10%，Nb：30%~40%，Ti：30%~40%，Zr：20%~30%。
2.如权利要求1所述的具有良好室温拉伸塑性的难熔高熵超合金,其特征在于：所述难熔高熵超合金的室温屈服强度为1120MPa，塑性变形为11.0%。
3.一种具有良好室温拉伸塑性的难熔高熵超合金的制备方法,其特征在于：首先将称重好的Al，Nb，Ti，Zr的四种单质金属混合，对其进行真空电弧熔炼，并吸铸成型获得铸态合金板材，接着对其依次进行冷轧和保温处理，得到难熔高熵合金AlNbTiZr。
4.如权利要求3所述的具有良好室温拉伸塑性的难熔高熵超合金的制备方法,其特征在于,所述制备方法具体包括以下步骤:
5.如权利要求4所述的具有良好室温拉伸塑性的难熔高熵超合金的制备方法,其特征在于：所述步骤(1)中Al, Nb, Ti, Zr四种单质金属的块状原料的原子百分别为Al：5%~10%，
6.如权利要求4所述的具有良好室温拉伸塑性的难熔高熵超合金的制备方法,其特征在于，所述步骤（2）的具体过程为：
7.如权利要求6所述的具有良好室温拉伸塑性的难熔高熵超合金的制备方法,其特征在于，所述步骤（3）的具体过程为：
8.如权利要求7所述的具有良好室温拉伸塑性的难熔高熵超合金的制备方法,其特征在于：所述铜模的型腔长×宽×厚的尺寸为60mm×10mm×2mm。
9.如权利要求4所述的具有良好室温拉伸塑性的难熔高熵超合金的制备方法,其特征在于，所述步骤（5）的具体过程为：
10.如权利要求4所述的具有良好室温拉伸塑性的难熔高熵超合金的制备方法,其特征在于，所述步骤（6）的具体过程为：
...【技术特征摘要】
1.一种具有良好室温拉伸塑性的难熔高熵超合金,其特征在于,所述难熔高熵超合金由al、nb、ti和zr元素组成，通式为alnbtizr；所述难熔高熵超合金中各元素的原子百分别为al：5%~10%，nb：30%~40%，ti：30%~40%，zr：20%~30%。
2.如权利要求1所述的具有良好室温拉伸塑性的难熔高熵超合金,其特征在于：所述难熔高熵超合金的室温屈服强度为1120mpa，塑性变形为11.0%。
3.一种具有良好室温拉伸塑性的难熔高熵超合金的制备方法,其特征在于：首先将称重好的al，nb，ti，zr的四种单质金属混合，对其进行真空电弧熔炼，并吸铸成型获得铸态合金板材，接着对其依次进行冷轧和保温处理，得到难熔高熵合金alnbtizr。
4.如权利要求3所述的具有良好室温拉伸塑性的难熔高熵超合金的制备方法,其特征在于,所述制备方法具体包括以下步骤:
5.如权利要求4所述的具有良好室温拉伸塑性的难...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴兰宏，李洪毅，李统，陈艳，汪海英，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：
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