【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于阻尼合金材料领域，涉及一种兼具宽温域高强塑性的高阻尼tizr基高熵合金及其制备方法，该合金通过高熵合金化和o的间隙固溶，产生明显的snoek型弛豫效应使其具有高阻尼性能以及高稳定性，并且高熵合金化带来的晶格畸变效应提高了阻尼峰温以及有效峰宽，使合金有望成为应用于高温服役环境中结构功能一体化的阻尼结构材料。
技术介绍
1、随着现代工业的快速发展，交通运输、舰艇制造、航空航天等民用和军工领域要求精密仪器等机械设备在服役过程中有更高的使用精度和更长的使用寿命，然而这些高功率设备在服役过程中不可避免的遭受振动和噪音的影响，导致设备的使用精度和寿命降低。因此，近年来用于减振降噪的阻尼合金得到重视并发展迅速。阻尼合金能够依靠材料内部的组织缺陷(位错、孪晶、点缺陷等)使机械振动能量降低(阻尼)，将机械振动转化成热能耗散，并兼具一定的力学性能。阻尼合金的阻尼性能来源于合金本身内部存在的和加工制备及后续热处理过程中产生的组织缺陷，并且阻尼大小受温度、频率、应变振幅等外界因素的影响。阻尼合金在交变应力的作用下往往会产生应变滞后于应力的现象，即两者之间存在相位差而值越大，合金的阻尼性能就越好，通常将的合金称为高阻尼合金。根据合金中产生阻尼机制的不同，可将阻尼合金分为snoek型点缺陷型阻尼合金(ti-nb系合金)、位错型阻尼合金(mg-zr系合金、al-zn系合金)、孪晶型阻尼合金(mn-cu系合金)、铁磁型阻尼合金(fe-cr系合金)、以及复相型阻尼合金(fe-mn系合金)。由面缺陷和线缺陷主导的阻尼合金在长期使用或高温服役条件下阻尼
2、tizr基合金由于具有高强度和良好的塑韧性，低弹性模量等优点，并且有较高的o固溶度，因此基于间隙o原子snoek型弛豫效应的tizr合金有望成为兼具优异力学性能和高阻尼性能的结构功能一体化新型高阻尼合金材料。近年来发展起来的高熵合金打破了传统合金设计单一主元的束缚，通过高熵合金化这一全新理念为合金设计提供了更为广泛的成分平台，也为合金的多性能协同调控带来了更大可能性，为合金的结构功能一体化设计提供了新的思路。然而，对于高阻尼tizr合金的设计，单纯的ti、zr元素的添加并不能形成稳定的单相bcc结构，需要进一步添加bcc稳定性元素如mo、nb、ta、v等来进一步稳定。当利用高熵合金化这一设计理念将多个元素采用等摩尔比例混合时，即使组元间交互作用相对较弱，也易于形成单相固溶体结构。但有些合金中会产生两个bcc相分离现象，这会损害合金的力学性能和阻尼性能。例如tizrmonbta合金的屈服强度高达σys＝1380mpa，但是由于该合金中存在富mo/nb/ta的高熔点的bcc1相和富ti/zr的低熔点的bcc2相，其压缩塑性仅为δ＝4.6％。而且，当bcc稳定元素添加量不足时，bcc稳定性不足，也会诱导亚稳相(α′、α″、ω)在bcc基体中析出，这会影响合金的力学性能。除此之外，作为高阻尼效应关键因素的o，同样是bcc结构稳定性元素，可以同时提高合金的强度和塑性，但o过量的添加也会引起基体中ω相的析出，并且促进bcc相的分离，导致合金性能的恶化。
3、因此在设计tizr基高熵合金时，bcc结构的稳定性与第二相析出行为，对力学性能和阻尼性能的影响至关重要，需要合理匹配各组元的种类和含量，确保bcc结构的稳定性与第二相析出，并且要控制o的添加量。鉴于此，本专利技术采用申请人独有的团簇式成分设计方法，结合高熵合金化原则，通过ti、zr、nb、ta、o等的合理添加，最终提供了一种兼具宽温域高强塑性的高阻尼tizr基高熵合金及其制备方法，通过间隙o原子的引入，在保证高强塑性的同时，通过高熵合金化带来的晶格畸变与迟滞扩散效应，在宽的温度范围内仍具有高的阻尼特性，有望作为结构功能一体化新型高阻尼合金材料。
技术实现思路
1、本专利技术设计开发了一种兼具宽温域高强塑性的高阻尼tizr基高熵合金及其制备方法。本专利技术的目的是针对于当前阻尼合金高稳定性，高阻尼性能以及优异的力学性能等结构功能一体化需求，利用团簇式成分设计方法和高熵合金化原则，通过间隙o原子的引入，设计一种高稳定性的兼具宽温域高强塑性的高阻尼tizr基高熵合金，是一种有望成为应用于高温服役环境中结构功能一体化的高阻尼合金。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种兼具宽温域高强塑性的高阻尼tizr基高熵合金，包括ti、zr、hf、nb、ta和o元素，其合金成分的原子百分比(at.％)表达为(tia*(1-f)zrb*(1-f)hfc*(1-f)nbd*(1-f)tae*(1-f))of，其中a＝16.67～22.22％，b＝44.44～61.1％，c＝0～22.22％，d＝5.56～16.67％，e＝0～11.11％，f＝1～1.8％，a+b+c+d+e＝100％；且d+e＝16.67％。
4、所述的高阻尼tizr基高熵合金具有独特的组织：合金为均匀的bcc等轴晶基体组织，并有少量的ω和α″相析出。通过o原子在bcc点阵间隙固溶，产生snoek型阻尼效应，并同时提高合金的强度和塑性。
5、并且，所述的高阻尼tizr基高熵合金的室温拉伸屈服强度σys>850mpa，抗拉强度σuts>900mpa，拉伸塑性δ>10％；在1～4hz频率范围内，合金最大阻尼值峰温tp>700k，有效峰宽δt>100k。
6、一种兼具宽温域高强塑性的高阻尼tizr基高熵合金的制备方法，包含以下内容：
7、首先，以高纯金属料和tio2粉末为原料，按照合金成分进行配料，其中tio2作为o的添加剂由纯ti箔包裹，放入cu坩埚底部，再依次放入其他金属纯料采用真空电弧炉在ar气氛围保护下熔炼至少5次，确保成分均匀，得到合金锭。
8、其次，将合金锭放入石英管中并进行真空封管，使用马弗炉一定温度下保温一定时间进行均匀化处理，取出后水冷，随后进行多道次冷轧，总变形量为85～95％，得到厚度为2～3mm板材。所述的均匀化处理温度为1223～1273k，保温时间为2～3h。
9、最后，将板材放入石英管中并进行真空封管，使用马弗炉在一定温度下保温一定时间进行固溶处理，取出后水冷。所述的固溶处理的温度为1223～1273k，保温时间为0.5～1h。
10、实现上述技术方案的构思是本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种兼具宽温域高强塑性的高阻尼TiZr基高熵合金，其特征在于：所述的高阻尼TiZr基高熵合金包括Ti、Zr、Hf、Nb、Ta和O元素，其合金成分的原子百分比(at.％)表达为(Tia*(1-f)Zrb*(1-f)Hfc*(1-f)Nbd*(1-f)Tae*(1-f))Of，其中a＝16.67～22.22％，b＝44.44～61.1％，c＝0～22.22％，d＝5.56～16.67％，e＝0～11.11％，f＝1～1.8％，a+b+c+d+e＝100％；且d+e＝16.67％。
2.根据权利要求1所述的一种兼具宽温域高强塑性的高阻尼TiZr基高熵合金，其特征在于，所述的高阻尼TiZr基高熵合金具有独特的组织：合金为均匀的BCC等轴晶基体组织，并有少量的ω和α″相析出；通过O原子在BCC点阵间隙固溶，产生Snoek型阻尼效应，并同时提高合金的强度和塑性。
3.根据权利要求1或2所述的一种兼具宽温域高强塑性的高阻尼TiZr基高熵合金，其特征在于，所述的高阻尼TiZr基高熵合金的室温拉伸屈服强度σYS>850MPa，抗拉强度σUTS>900MPa，
4.一种权利要求1、2或3所述的兼具宽温域高强塑性的高阻尼TiZr基高熵合金的制备方法，其特征在于，包括以下内容：
5.根据权利要求4所述的一种兼具宽温域高强塑性的高阻尼TiZr基高熵合金的制备方法，其特征在于，所述的均匀化处理温度为1223～1273K，保温时间为2～3h；
...【技术特征摘要】
1.一种兼具宽温域高强塑性的高阻尼tizr基高熵合金，其特征在于：所述的高阻尼tizr基高熵合金包括ti、zr、hf、nb、ta和o元素，其合金成分的原子百分比(at.％)表达为(tia*(1-f)zrb*(1-f)hfc*(1-f)nbd*(1-f)tae*(1-f))of，其中a＝16.67～22.22％，b＝44.44～61.1％，c＝0～22.22％，d＝5.56～16.67％，e＝0～11.11％，f＝1～1.8％，a+b+c+d+e＝100％；且d+e＝16.67％。
2.根据权利要求1所述的一种兼具宽温域高强塑性的高阻尼tizr基高熵合金，其特征在于，所述的高阻尼tizr基高熵合金具有独特的组织：合金为均匀的bcc等轴晶基体组织，并有少量的ω和α″相析出；通过o原子在bcc...
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