一種高熵合金及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高熵合金及制備方法，所述高熵合金主要選取Nb、W、Cr、Ti、V、Co、Mn元素為原料，其中Nb、W、Cr、Ti、V、Co、Mn元素的摩爾百分比分別為12?16%、12?16%、12?16%、12?16%、12?15.5%、12?15.5%、10?15%，通過(guò)在惰性氣體保護(hù)下，利用電磁攪拌，進(jìn)行負(fù)壓真空熔煉制得NbWCrTiVCoMn高熵合金，合金的結(jié)構(gòu)為面心立方和體心立方混合結(jié)構(gòu)，所制得的合金耐磨性和硬度均有較大提升，其中維氏硬度HV600以上，合金產(chǎn)品制備原料來(lái)源廣、所用設(shè)備為常用設(shè)備，產(chǎn)品用途廣泛。
【專利說(shuō)明】
一種高熵合金及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于復(fù)合材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種高熵合金及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]合金是由兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬，經(jīng)熔煉、燒結(jié)或其他方法組合而成具有金屬特性的材料，目前的合金系統(tǒng)大多是以單一組元為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的，阻礙合金向多元方向發(fā)展的主要原因是，合金中成分過(guò)多會(huì)形成金屬間化合物和復(fù)雜相，導(dǎo)致合金性能的惡化，給材料的組織和成分分析帶來(lái)一些困難，葉均蔚等人提出了一種新型的合金設(shè)計(jì)理念-高熵合金，引發(fā)了關(guān)于多組元合金的研究熱潮，高熵合金一般被定義為由五個(gè)或五個(gè)以上的元素按照等原子比或接近于等原子比合金化，其混合熵高于合金的熔化熵，一般形成固溶體的一類合金，這一合金成分設(shè)計(jì)理念突破了以一種合金元素為基的傳統(tǒng)合金設(shè)計(jì)模式，并且可以通過(guò)合金成分優(yōu)化設(shè)計(jì)，使高熵合金具有高強(qiáng)度、高硬度、耐高溫蠕變、耐高溫氧化和耐腐蝕等優(yōu)異性能。
[0003]高熵合金是傳統(tǒng)合金之外的另一個(gè)合金系列，高熵合金因具有甚高的熵及不易擴(kuò)散的特性，容易獲得熱穩(wěn)定性高的固溶相及奈米結(jié)構(gòu)，甚至非晶結(jié)構(gòu)，不同的合金展現(xiàn)不同的特性，其表現(xiàn)可優(yōu)于傳統(tǒng)合金，現(xiàn)在傳統(tǒng)合金的發(fā)展已趨于極限，多主元高熵合金突破了以I種或2種金屬元素為主的傳統(tǒng)合金的發(fā)展框架，是依據(jù)等原子比、高混合熵這樣的合金設(shè)計(jì)理念而發(fā)展起來(lái)的，這種合金的突出特點(diǎn)是具有高熵效應(yīng)，高熵效應(yīng)的影響使高熵合金具有許多有別于傳統(tǒng)合金的組織和性能特點(diǎn)，往往表現(xiàn)出顯微結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化、納米析出物及非晶結(jié)構(gòu)、納米晶粒等組織特征和高強(qiáng)度、高硬度、耐磨、耐腐蝕等性能特點(diǎn)。目前人們對(duì)高熵合金的研究還處于初始階段，現(xiàn)有的研究表明，作為一個(gè)材料研究的新興領(lǐng)域，高熵合金有著很高的研究?jī)r(jià)值與廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]一種高熵合金及制備方法，所述高熵合金主要選取他、胃、0、11、￥、0)、111元素為原料，其中Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn 元素的摩爾百分比分別為12-16%、12-16%、12-16%、12-16%、12-15.5%、12-15.5%、I O-15%，通過(guò)在惰性氣體保護(hù)下，利用電磁攪拌，進(jìn)行負(fù)壓真空熔煉制得NbWCrTiVCoMn高熵合金，合金的結(jié)構(gòu)為面心立方和體心立方混合結(jié)構(gòu)，所制得的合金耐磨性和硬度均有較大提升，其中維氏硬度HV600以上。
[0005]—種高熵合金及制備方法，主要選取Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn元素為原料，其中Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn 元素的摩爾百分比分別為 12-16%、12-16%、12-16%、12-16%、12-15.5%、12-15.5%、10-15%。
[0006]—種高熵合金及制備方法的制備主要步驟如下:
1、按照高熵合金性能要求，按照摩爾百分比稱取Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn原料；
2、將原料進(jìn)行還原和干燥預(yù)處理，去除其中的氧元素以及水分，其中還原在金屬粉末微波還原爐中處理，微波窯內(nèi)環(huán)境溫度控制在200-3000C，干燥放在烘箱中處理，溫度為50-150°(:，時(shí)間控制在5-2011;
3、將已經(jīng)預(yù)處理的原料加入坩禍中，進(jìn)行抽真空處理，充入惰性氣體升溫進(jìn)行熔煉，其中惰性氣體為氬氣，熔煉過(guò)程進(jìn)行電磁攪拌，其中熔煉電流為30-35A，熔煉電壓為300-330V，熔化后保溫時(shí)間為15-30分鐘；
4、將符合要求的溶液進(jìn)行澆鑄，將溶液倒入已經(jīng)烘干的潔凈模具內(nèi)，冷卻后即得NbWCrTiVCoMn 高熵合金。
【具體實(shí)施方式】
[0007]實(shí)施例1
一種高熵合金及制備方法，選取他、胃、0、11、￥、(:0、111元素為原料，其中他、￥、0、11、￥、Co、Mn元素的摩爾百分比分別為15%、15%、15%、15%、15%、15%、10%。
[0008]—種高熵合金及制備方法的制備主要步驟如下:
1、按照高熵合金性能要求，按照摩爾百分比稱取Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn原料；
2、將原料進(jìn)行還原和干燥預(yù)處理，去除其中的氧元素以及水分，其中還原在金屬粉末微波還原爐中處理，微波窯內(nèi)環(huán)境溫度控制在200°C，干燥放在烘箱中處理，溫度為50°C，時(shí)間控制在20h;
3、將已經(jīng)預(yù)處理的原料加入坩禍中，進(jìn)行抽真空處理，充入惰性氣體升溫進(jìn)行熔煉，其中惰性氣體為氬氣，熔煉過(guò)程進(jìn)行電磁攪拌，其中熔煉電流為30A，熔煉電壓為330V，熔化后保溫時(shí)間為15分鐘；
4、將符合要求的溶液進(jìn)行澆鑄，將溶液倒入已經(jīng)烘干的潔凈模具內(nèi)，冷卻后即得NbWCrTiVCoMn 高熵合金。
[0009]實(shí)施例2
一種高熵合金及制備方法，選取他、胃、0、11、￥、(:0、111元素為原料，其中他、￥、0、11、￥、Co、Mn元素的摩爾百分比分別為14%、14%、14%、14%、14%、15%、15%。
[0010]—種高熵合金及制備方法的制備主要步驟如下:
1、按照高熵合金性能要求，按照摩爾百分比稱取Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn原料；
2、將原料進(jìn)行還原和干燥預(yù)處理，去除其中的氧元素以及水分，其中還原在金屬粉末微波還原爐中處理，微波窯內(nèi)環(huán)境溫度控制在300°C，干燥放在烘箱中處理，溫度為50°C，時(shí)間控制在20h;
3、將已經(jīng)預(yù)處理的原料加入坩禍中，進(jìn)行抽真空處理，充入惰性氣體升溫進(jìn)行熔煉，其中惰性氣體為氬氣，熔煉過(guò)程進(jìn)行電磁攪拌，其中熔煉電流為33A，熔煉電壓為310V，熔化后保溫時(shí)間為20分鐘；
4、將符合要求的溶液進(jìn)行澆鑄，將溶液倒入已經(jīng)烘干的潔凈模具內(nèi)，冷卻后即得NbWCrTiVCoMn 高熵合金。
[0011]實(shí)施例3
一種高熵合金及制備方法，選取他、胃、0、11、￥、(:0、111元素為原料，其中他、￥、0、11、￥、Co、Mn 元素的摩爾百分比分別為 14.5%、14.5%、14.5%、14.5%、15.5%、15.5%、11%。
[0012]—種高熵合金及制備方法的制備主要步驟如下:
1、按照高熵合金性能要求，按照摩爾百分比稱取Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn原料； 2、將原料進(jìn)行還原和干燥預(yù)處理，去除其中的氧元素以及水分，其中還原在金屬粉末微波還原爐中處理，微波窯內(nèi)環(huán)境溫度控制在300°C，干燥放在烘箱中處理，溫度為80°C，時(shí)間控制在18h;
3、將已經(jīng)預(yù)處理的原料加入坩禍中，進(jìn)行抽真空處理，充入惰性氣體升溫進(jìn)行熔煉，其中惰性氣體為氬氣，熔煉過(guò)程進(jìn)行電磁攪拌，其中熔煉電流為35A，熔煉電壓為300V，熔化后保溫時(shí)間為15分鐘；
4、將符合要求的溶液進(jìn)行澆鑄，將溶液倒入已經(jīng)烘干的潔凈模具內(nèi)，冷卻后即得NbWCrTiVCoMn 高熵合金。
[0013]實(shí)施例4
一種高熵合金及制備方法，主要選取他、胃、0、11、￥、(:0、111元素為原料，其中他、￥、(>、T1、V、Co、Mn元素的摩爾百分比分別為14.28%、14.28%、14.28%、14.28%、14.28%、14.28%、14.32%。
[0014]—種高熵合金及制備方法的制備主要步驟如下:
1、按照高熵合金性能要求，按照摩爾百分比稱取Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn原料；
2、將原料進(jìn)行還原和干燥預(yù)處理，去除其中的氧元素以及水分，其中還原在金屬粉末微波還原爐中處理，微波窯內(nèi)環(huán)境溫度控制在300°C，干燥放在烘箱中處理，溫度為70°C，時(shí)間控制在1h;
3、將已經(jīng)預(yù)處理的原料加入坩禍中，進(jìn)行抽真空處理，充入惰性氣體升溫進(jìn)行熔煉，其中惰性氣體為氬氣，熔煉過(guò)程進(jìn)行電磁攪拌，其中熔煉電流為30A，熔煉電壓為330V，熔化后保溫時(shí)間為20分鐘；
4、將符合要求的溶液進(jìn)行澆鑄，將溶液倒入已經(jīng)烘干的潔凈模具內(nèi)，冷卻后即得NbWCrTiVCoMn 高熵合金。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高熵合金及制備方法，其特征在于，主要選取Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn元素為原料，其中Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn 元素的摩爾百分比分別為 12-16%、12-16%、12-16%、12-16%、12-15.5%、12-15.5%、10-15%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高熵合金及制備方法，其特征在于，制備主要步驟如下: (1)、按照高熵合金性能要求，按照摩爾百分比稱取Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn原料； (2)、將原料進(jìn)行還原和干燥預(yù)處理，去除其中的氧元素以及水分，其中還原在金屬粉末微波還原爐中處理，微波窯內(nèi)環(huán)境溫度控制在200-300°C，干燥放在烘箱中處理，溫度為50-150°C，時(shí)間控制在5-20h; (3)、將已經(jīng)預(yù)處理的原料加入坩禍中，進(jìn)行抽真空處理，充入惰性氣體升溫進(jìn)行熔煉，其中惰性氣體為氬氣，熔煉過(guò)程進(jìn)行電磁攪拌，其中熔煉電流為30-35A，熔煉電壓為300-330V，熔化后保溫時(shí)間為15-30分鐘； (4)、將符合要求的溶液進(jìn)行澆鑄，將溶液倒入已經(jīng)烘干的潔凈模具內(nèi)，冷卻后即得NbWCrTiVCoMn 高熵合金。
【文檔編號(hào)】C22C30/00GK106048371SQ201610468952
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月25日
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請(qǐng)人】蕪湖三刀材料科技有限公司