本發(fā)明屬于多主元難熔合金材料，尤其是涉及一種調(diào)控快速凝固多主元鉬鈮鎢合金柱狀晶組織特征的方法。

背景技術(shù)：

1、多主元難熔合金具有超高強(qiáng)度，自問世便成為材料領(lǐng)域的研究熱點之一。在水冷銅坩堝中熔煉多主元難熔合金時，由于凝固速度較快，一般會形成柱狀晶組織。然而柱狀晶組織晶粒尺寸通常特別大，并非材料制備所期望的組織狀態(tài)。

2、多主元難熔合金作為鑄造成型材料時，將無法通過擠壓和鍛造等壓力加工細(xì)化晶粒，優(yōu)化組織形態(tài)。對于傳統(tǒng)單主元合金材料，在面對鑄造成型中存在的晶粒粗大問題時，通?？梢酝ㄟ^調(diào)整凝固技術(shù)工藝和合金化學(xué)成分等方式優(yōu)化組織形態(tài)。而對于多主元難熔合金，調(diào)整凝固技術(shù)工藝和合金化學(xué)成分也是調(diào)控其凝固組織形態(tài)和細(xì)化晶粒的重要方法。然而，多主元難熔合金因成分更為復(fù)雜，且對于不同體系合金，摻雜元素所起的作用不同，將無法移植到新的合金體系中。另外，采用調(diào)整凝固技術(shù)工藝雖然可以調(diào)控合金凝固組織特征，但作用效果相對有限，且對凝固設(shè)備有較高的性能要求。

3、因此，急需研發(fā)一種能夠調(diào)控快速凝固多主元鉬鈮鎢合金柱狀晶組織特征的方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種調(diào)控快速凝固多主元鉬鈮鎢合金柱狀晶組織特征的方法。該方法通過對凝固后的柱狀晶組織合金材料進(jìn)行高溫退火處理，使合金晶粒內(nèi)亞晶界發(fā)生運動，從而分解為多個取向差較小的小晶粒，此時小角晶界還尚未發(fā)生明顯長大現(xiàn)象，最終降低了晶粒尺寸和織構(gòu)程度，解決了多主元難熔合金柱狀晶組織的晶粒尺寸較大、組織狀態(tài)較差的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種調(diào)控快速凝固多主元鉬鈮鎢合金柱狀晶組織特征的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

3、步驟一、將多主元鉬鈮鎢液態(tài)合金置于坩堝中凝固，形成柱狀晶組織合金材料；

4、步驟二、將步驟一中形成的柱狀晶組織合金材料置于真空高溫退火爐中，抽真空后升溫至1700～1900℃進(jìn)行保溫4h～6h，然后隨爐冷卻。

5、上述的一種調(diào)控快速凝固多主元鉬鈮鎢合金柱狀晶組織特征的方法，其特征在于，步驟一中所述多主元鉬鈮鎢液態(tài)合金包括以下原子含量的成分：mo?30％～35％，nb30％～35％，w?30％～35％。

6、上述的一種調(diào)控快速凝固多主元鉬鈮鎢合金柱狀晶組織特征的方法，其特征在于，步驟一中所述柱狀晶組織合金材料的晶粒狀態(tài)為柱狀、塊狀及橢球狀中的一種或兩種以上。

7、上述的一種調(diào)控快速凝固多主元鉬鈮鎢合金柱狀晶組織特征的方法，其特征在于，步驟二中所述抽真空至真空度為5.0×10-3pa～5.0×10-5pa，所述升溫速率為10℃/min～20℃/min。

8、本發(fā)明通過控制升溫速率為10℃/min～20℃/min用于避免升溫速率過快，導(dǎo)致多主元鉬鈮鎢合金材料在熱影響下產(chǎn)生較為嚴(yán)重的變形，同時升溫速率過慢導(dǎo)致升溫時間大幅度延長，造成成本浪費；通過控制真空度在5.0×10-3pa～5.0×10-5pa，用于防止多主元鉬鈮鎢合金在高溫下氧化。

9、上述的一種調(diào)控快速凝固多主元鉬鈮鎢合金柱狀晶組織特征的方法，其特征在于，步驟一中所述坩堝為水冷銅坩堝。

10、上述的一種調(diào)控快速凝固多主元鉬鈮鎢合金柱狀晶組織特征的方法，其特征在于，所述水冷銅坩堝的初始溫度為5℃～20℃。

11、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：

12、1、本發(fā)明通過對凝固后的柱狀晶組織合金材料進(jìn)行高溫退火處理，使合金晶粒內(nèi)亞晶界發(fā)生運動，從而分解為多個取向差較小的小晶粒，此時小角晶界還尚未發(fā)生明顯長大現(xiàn)象，降低了晶粒尺寸和織構(gòu)程度。以往合金凝固組織特征調(diào)控主要為控制凝固技術(shù)工藝和改變合金成分，尚未看到退火處理控制多主元合金柱狀晶組織特征的工藝方法。

13、2、本發(fā)明的多主元凝固合金具有“晶格畸變效應(yīng)”和“遲滯擴(kuò)散效應(yīng)”，多主元凝固合金中的多種元素隨機(jī)分布，導(dǎo)致晶格中的原子排列不規(guī)則，從而產(chǎn)生晶格畸變，凝固合金中儲存更多的畸變能夠形成更高比例的亞晶界，這些亞晶界在退火過程發(fā)生合并長大，將大晶粒分解為多個小晶粒，達(dá)到降低晶粒尺寸的作用；多主元凝固合金內(nèi)含有多種元素，這些元素的活性各不相同且晶格畸變嚴(yán)重，而在競爭相同的空位時會導(dǎo)致擴(kuò)散困難，表現(xiàn)出遲滯擴(kuò)散效應(yīng)，有助于保持多主元凝固合金的高溫穩(wěn)定性，不形成新相，同時在高溫條件下小角晶界能夠避免快速粗化的不利影響，保持較好的組織穩(wěn)定性；因此，在高溫退火過程中多主元凝固合金僅有亞晶界發(fā)行合并長大，而小角晶界并未發(fā)生合并長大，最終引起合金晶粒尺寸降低。

14、下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

技術(shù)特征：

1.一種調(diào)控快速凝固多主元鉬鈮鎢合金柱狀晶組織特征的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種調(diào)控快速凝固多主元鉬鈮鎢合金柱狀晶組織特征的方法，其特征在于，步驟一中所述多主元鉬鈮鎢液態(tài)合金包括以下原子含量的成分：mo?30％～35％，nb?30％～35％，w?30％～35％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種調(diào)控快速凝固多主元鉬鈮鎢合金柱狀晶組織特征的方法，其特征在于，步驟一中所述柱狀晶組織合金材料的晶粒形態(tài)為柱狀、塊狀及橢球狀中的一種或兩種以上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種調(diào)控快速凝固多主元鉬鈮鎢合金柱狀晶組織特征的方法，其特征在于，步驟二中所述抽真空至真空度為5.0×10-3pa～5.0×10-5pa，所述升溫速率為10℃/min～20℃/min。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種調(diào)控快速凝固多主元鉬鈮鎢合金柱狀晶組織特征的方法，其特征在于，步驟一中所述坩堝為水冷銅坩堝。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種調(diào)控快速凝固多主元鉬鈮鎢合金柱狀晶組織特征的方法，其特征在于，所述水冷銅坩堝的初始溫度為5℃～20℃。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種調(diào)控快速凝固多主元鉬鈮鎢合金柱狀晶組織特征的方法，該方法包括以下步驟：步驟一、將多主元鉬鈮鎢液態(tài)合金置于坩堝中凝固，形成柱狀晶組織合金材料；步驟二、將步驟一中形成的柱狀晶組織合金材料置于真空高溫退火爐中，抽真空后升溫至1700～1900℃進(jìn)行保溫4h～6h，然后隨爐冷卻。本發(fā)明的方法通過對凝固后的柱狀晶組織合金材料進(jìn)行高溫退火處理，使合金晶粒內(nèi)亞晶界發(fā)生運動，從而分解為多個取向差較小的小晶粒，此時小角晶界還尚未發(fā)生明顯長大現(xiàn)象，最終降低了晶粒尺寸和織構(gòu)程度，適用于多主元難熔合金材料技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：王寶劍,張文,張偉偉,任廣鵬,白偉,胡忠武,李建峰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西北有色金屬研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23