【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料及其制备，具体涉及一种低活化、高热稳定性、高强度、难熔w-cr-v系多组元合金体系及其制备方法。
技术介绍
1、随着不可再生化石能源的枯竭与人们环保意识的提升，人类社会对清洁能源的需求也不断增加，氘氚核聚变作为一种安全可控的清洁能源来源，有望成为未来的主要能源之一。聚变堆中常见的氘氚核聚变反应后将产生3.5mev高能he离子与14.1mev高能中子，反应产物的能量远高于裂变堆核反应产物，相应的核能材料辐照损伤也更加剧烈。为避免与中子反应后高放射性产物的生成，对材料也具有低活化的要求。
2、传统的单主元合金中原子扩散速度快，间隙环等缺陷的结合能相对较高，辐照后易形成较多的缺陷。高熵合金作为近年发展的新型多组元合金，因其结构上的晶格畸变效应、动力学上的迟滞扩散效应和性能上的鸡尾酒效应，可以有效抑制辐照缺陷的形成，或促进辐照缺陷间的复合，已在抗辐照领域展现良好的应用前景。
3、钨作为高原子序数和熔点最高的金属之一，可有效屏蔽γ射线等高能粒子，对快中子也具有良好的减速作用，结合高熵合金性能上的鸡尾酒效应，含钨多组元合金有望实现良好的高温稳定性、高温力学性能和抗辐照性能的组合。低活化富钨多组元合金在高温、高热负载、强辐照等极端环境下具有显著优势，且服役后不易产生放射性元素，是一种非常有潜力的新型核能材料与辐照屏蔽材料。
技术实现思路
1、本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专
2、鉴于现有技术中存在的低活化核用材料高温热稳定性差、高温强度不足的问题，提出了本专利技术。
3、因此，本专利技术的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种低活化难熔多组元合金。
4、为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：所述低活化难熔多组元合金由三种低活化元素w、cr、v组成，合金成分wxcryvz，其中x＝33-90，y＝5-33，z＝5-33，x+y+z＝100，其中x、y、z均为原子百分比。
5、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述w的原子百分比大于30％，cr、v元素含量之和介于10～70％之间，各组分原子百分比之和为100％。
6、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述合金的原子百分比成分，w为60～94％，cr为3～25％，v为3～30％。
7、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述低活化难熔多组元合金具有以下特性：
8、(a)具有超细晶结构，以bcc无序固溶体为基体，弥散分布第二相；
9、(b)具有高热稳定性，1200℃热处理1小时后平均晶粒尺寸小于1μm，1500℃热处理1小时后平均晶粒尺寸小于2μm；
10、(c)1100℃高温压缩强度为1200～1800mpa，1100℃压缩应变大于5％；
11、(d)1200℃高温压缩强度为400～600mpa，1200℃压缩应变大于30％。
12、本专利技术的再一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种低活化难熔多组元合金的制备方法。
13、为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：包括，按合金的原子百分比配取各组分，在惰性气体保护条件中高能球磨，粉末筛分后装模烧结。
14、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述高能球磨使用硬质合金球与硬质合金内衬容器，球磨转速200-300rpm，球磨总时间为1500～3000min。
15、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述硬质合金球与合金各组分所有粉末的质量比例为5：1～10：1。
16、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述烧结时的初始真空度为0～40pa。
17、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述烧结升温速度大于50℃/min，烧结温度1300～1700℃。
18、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述烧结保温时间1～30min，烧结时保压30～50mpa。
19、本专利技术有益效果：
20、(1)相比于w-re、w-mo、wtacrvhf等合金而言，本专利技术w-cr-v系多组元合金全部采用低活化元素，产生的嬗变活化产物较少，具有低活化特征。在核反应堆中服役后其感生放射性大幅度降低。
21、(2)w-cr-v系合金具有多相、超细晶结构，室温强度高，耐磨性好。该合金具有优异的热稳定性，同时具有优异的高温强度。有望应用于未来聚变堆系统的结构材料、面向等离子体材料或者作为其涂层使用。
22、(3)本专利技术针对先进核能系统对服役材料的要求，通过筛选低活化元素，热力学相图计算，结合粉末冶金方法，开发并以低能耗的方式制备出一种低活化、高热稳定性、高强度的w-cr-v系多组元合金。获得了更适用于聚变堆与新一代裂变堆更高服役温度与服役剂量下的核用材料，解决了传统低活化核用材料高温热稳定性不足、易发生再结晶、高温强度不足等问题。
23、(4)本专利技术基于粉末冶金方法，提供一种低活化、高热稳定性、高强度w-cr-v系多组元合金。通过高能球磨方法，将元素粉末混合均匀并初步合金化，同时减小晶粒尺寸与粉末颗粒尺寸，引入高的畸变能。随后通过放电等离子体烧结(sps)或快速热压烧结(fhp)等方式，制备出大块的超细晶材料。
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1.一种低活化难熔多组元合金，其特征在于：所述低活化难熔多组元合金由三种低活化元素W、Cr、V组成，合金成分WxCryVz，其中x＝33-90，y＝5-33，z＝5-33，x+y+z＝100，其中x、y、z均为原子百分比。
2.如权利要求1所述的低活化难熔多组元合金，其特征在于：所述W的原子百分比大于30％，Cr、V元素含量之和介于10～70％之间，各组分原子百分比之和为100％。
3.如权利要求1所述的低活化难熔多组元合金，其特征在于：所述合金的原子百分比成分，W为60～94％，Cr为3～25％，V为3～30％。
4.如权利要求1所述的低活化难熔多组元合金，其特征在于：所述低活化难熔多组元合金具有以下特性：
5.如权利要求1～4中任一项所述的低活化难熔多组元合金的制备方法，其特征在于：包括，按合金的原子百分比配取各组分，在惰性气体保护条件中高能球磨，粉末筛分后装模烧结。
6.如权利要求5所述的难熔多组元合金的制备方法，其特征在于：所述高能球磨使用硬质合金球与硬质合金内衬容器，球磨转速200～300rpm，球磨总时间为1
7.如权利要求6所述的难熔多组元合金的制备方法，其特征在于：所述硬质合金球与合金各组分所有粉末的质量比例为5：1～10：1。
8.如权利要求5所述的难熔多组元合金的制备方法，其特征在于：所述烧结时的初始真空度为0～40Pa。
9.如权利要求8所述的难熔多组元合金的制备方法，其特征在于：所述烧结升温速度大于50℃/min，烧结温度1300～1700℃。
10.如权利要求9所述的难熔多组元合金的制备方法，其特征在于：所述烧结保温时间1～30min，烧结时保压30～50MPa。
...【技术特征摘要】
1.一种低活化难熔多组元合金，其特征在于：所述低活化难熔多组元合金由三种低活化元素w、cr、v组成，合金成分wxcryvz，其中x＝33-90，y＝5-33，z＝5-33，x+y+z＝100，其中x、y、z均为原子百分比。
2.如权利要求1所述的低活化难熔多组元合金，其特征在于：所述w的原子百分比大于30％，cr、v元素含量之和介于10～70％之间，各组分原子百分比之和为100％。
3.如权利要求1所述的低活化难熔多组元合金，其特征在于：所述合金的原子百分比成分，w为60～94％，cr为3～25％，v为3～30％。
4.如权利要求1所述的低活化难熔多组元合金，其特征在于：所述低活化难熔多组元合金具有以下特性：
5.如权利要求1～4中任一项所述的低活化难熔多组元合金的制备方法，其特征在于：包括，按合金的原子百分比配取...
【专利技术属性】
技术研发人员：李志明，汪鑫凯，刘彬，甘科夫，严定舜，张勇，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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