一种高熵合金及制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高熵合金及制备方法，所述高熵合金主要选取Nb、W、Cr、Ti、V、Co、Mn元素为原料，其中Nb、W、Cr、Ti、V、Co、Mn元素的摩尔百分比分别为12?16%、12?16%、12?16%、12?16%、12?15.5%、12?15.5%、10?15%，通过在惰性气体保护下，利用电磁搅拌，进行负压真空熔炼制得NbWCrTiVCoMn高熵合金，合金的结构为面心立方和体心立方混合结构，所制得的合金耐磨性和硬度均有较大提升，其中维氏硬度HV600以上，合金产品制备原料来源广、所用设备为常用设备，产品用途广泛。
【专利说明】
一种高熵合金及制备方法
技术领域
[0001 ]本发明属于复合材料制备领域，具体涉及一种高熵合金及制备方法。
【背景技术】
[0002]合金是由两种或两种以上的金属或金属与非金属，经熔炼、烧结或其他方法组合而成具有金属特性的材料，目前的合金系统大多是以单一组元为基础发展起来的，阻碍合金向多元方向发展的主要原因是，合金中成分过多会形成金属间化合物和复杂相，导致合金性能的恶化，给材料的组织和成分分析带来一些困难，叶均蔚等人提出了一种新型的合金设计理念-高熵合金，引发了关于多组元合金的研究热潮，高熵合金一般被定义为由五个或五个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，一般形成固溶体的一类合金，这一合金成分设计理念突破了以一种合金元素为基的传统合金设计模式，并且可以通过合金成分优化设计，使高熵合金具有高强度、高硬度、耐高温蠕变、耐高温氧化和耐腐蚀等优异性能。
[0003]高熵合金是传统合金之外的另一个合金系列，高熵合金因具有甚高的熵及不易扩散的特性，容易获得热稳定性高的固溶相及奈米结构，甚至非晶结构，不同的合金展现不同的特性，其表现可优于传统合金，现在传统合金的发展已趋于极限，多主元高熵合金突破了以I种或2种金属元素为主的传统合金的发展框架，是依据等原子比、高混合熵这样的合金设计理念而发展起来的，这种合金的突出特点是具有高熵效应，高熵效应的影响使高熵合金具有许多有别于传统合金的组织和性能特点，往往表现出显微结构简单化、纳米析出物及非晶结构、纳米晶粒等组织特征和高强度、高硬度、耐磨、耐腐蚀等性能特点。目前人们对高熵合金的研究还处于初始阶段，现有的研究表明，作为一个材料研究的新兴领域，高熵合金有着很高的研究价值与广阔的应用前景。
【发明内容】
[0004]一种高熵合金及制备方法，所述高熵合金主要选取他、胃、0、11、￥、0)、111元素为原料，其中Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn 元素的摩尔百分比分别为12-16%、12-16%、12-16%、12-16%、12-15.5%、12-15.5%、I O-15%，通过在惰性气体保护下，利用电磁搅拌，进行负压真空熔炼制得NbWCrTiVCoMn高熵合金，合金的结构为面心立方和体心立方混合结构，所制得的合金耐磨性和硬度均有较大提升，其中维氏硬度HV600以上。
[0005]—种高熵合金及制备方法，主要选取Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn元素为原料，其中Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn 元素的摩尔百分比分别为 12-16%、12-16%、12-16%、12-16%、12-15.5%、12-15.5%、10-15%。
[0006]—种高熵合金及制备方法的制备主要步骤如下:
1、按照高熵合金性能要求，按照摩尔百分比称取Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn原料；
2、将原料进行还原和干燥预处理，去除其中的氧元素以及水分，其中还原在金属粉末微波还原炉中处理，微波窑内环境温度控制在200-3000C，干燥放在烘箱中处理，温度为50-150°(:，时间控制在5-2011;
3、将已经预处理的原料加入坩祸中，进行抽真空处理，充入惰性气体升温进行熔炼，其中惰性气体为氩气，熔炼过程进行电磁搅拌，其中熔炼电流为30-35A，熔炼电压为300-330V，熔化后保温时间为15-30分钟；
4、将符合要求的溶液进行浇铸，将溶液倒入已经烘干的洁净模具内，冷却后即得NbWCrTiVCoMn 高熵合金。
【具体实施方式】
[0007]实施例1
一种高熵合金及制备方法，选取他、胃、0、11、￥、(:0、111元素为原料，其中他、￥、0、11、￥、Co、Mn元素的摩尔百分比分别为15%、15%、15%、15%、15%、15%、10%。
[0008]—种高熵合金及制备方法的制备主要步骤如下:
1、按照高熵合金性能要求，按照摩尔百分比称取Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn原料；
2、将原料进行还原和干燥预处理，去除其中的氧元素以及水分，其中还原在金属粉末微波还原炉中处理，微波窑内环境温度控制在200°C，干燥放在烘箱中处理，温度为50°C，时间控制在20h;
3、将已经预处理的原料加入坩祸中，进行抽真空处理，充入惰性气体升温进行熔炼，其中惰性气体为氩气，熔炼过程进行电磁搅拌，其中熔炼电流为30A，熔炼电压为330V，熔化后保温时间为15分钟；
4、将符合要求的溶液进行浇铸，将溶液倒入已经烘干的洁净模具内，冷却后即得NbWCrTiVCoMn 高熵合金。
[0009]实施例2
一种高熵合金及制备方法，选取他、胃、0、11、￥、(:0、111元素为原料，其中他、￥、0、11、￥、Co、Mn元素的摩尔百分比分别为14%、14%、14%、14%、14%、15%、15%。
[0010]—种高熵合金及制备方法的制备主要步骤如下:
1、按照高熵合金性能要求，按照摩尔百分比称取Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn原料；
2、将原料进行还原和干燥预处理，去除其中的氧元素以及水分，其中还原在金属粉末微波还原炉中处理，微波窑内环境温度控制在300°C，干燥放在烘箱中处理，温度为50°C，时间控制在20h;
3、将已经预处理的原料加入坩祸中，进行抽真空处理，充入惰性气体升温进行熔炼，其中惰性气体为氩气，熔炼过程进行电磁搅拌，其中熔炼电流为33A，熔炼电压为310V，熔化后保温时间为20分钟；
4、将符合要求的溶液进行浇铸，将溶液倒入已经烘干的洁净模具内，冷却后即得NbWCrTiVCoMn 高熵合金。
[0011]实施例3
一种高熵合金及制备方法，选取他、胃、0、11、￥、(:0、111元素为原料，其中他、￥、0、11、￥、Co、Mn 元素的摩尔百分比分别为 14.5%、14.5%、14.5%、14.5%、15.5%、15.5%、11%。
[0012]—种高熵合金及制备方法的制备主要步骤如下:
1、按照高熵合金性能要求，按照摩尔百分比称取Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn原料； 2、将原料进行还原和干燥预处理，去除其中的氧元素以及水分，其中还原在金属粉末微波还原炉中处理，微波窑内环境温度控制在300°C，干燥放在烘箱中处理，温度为80°C，时间控制在18h;
3、将已经预处理的原料加入坩祸中，进行抽真空处理，充入惰性气体升温进行熔炼，其中惰性气体为氩气，熔炼过程进行电磁搅拌，其中熔炼电流为35A，熔炼电压为300V，熔化后保温时间为15分钟；
4、将符合要求的溶液进行浇铸，将溶液倒入已经烘干的洁净模具内，冷却后即得NbWCrTiVCoMn 高熵合金。
[0013]实施例4
一种高熵合金及制备方法，主要选取他、胃、0、11、￥、(:0、111元素为原料，其中他、￥、(>、T1、V、Co、Mn元素的摩尔百分比分别为14.28%、14.28%、14.28%、14.28%、14.28%、14.28%、14.32%。
[0014]—种高熵合金及制备方法的制备主要步骤如下:
1、按照高熵合金性能要求，按照摩尔百分比称取Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn原料；
2、将原料进行还原和干燥预处理，去除其中的氧元素以及水分，其中还原在金属粉末微波还原炉中处理，微波窑内环境温度控制在300°C，干燥放在烘箱中处理，温度为70°C，时间控制在1h;
3、将已经预处理的原料加入坩祸中，进行抽真空处理，充入惰性气体升温进行熔炼，其中惰性气体为氩气，熔炼过程进行电磁搅拌，其中熔炼电流为30A，熔炼电压为330V，熔化后保温时间为20分钟；
4、将符合要求的溶液进行浇铸，将溶液倒入已经烘干的洁净模具内，冷却后即得NbWCrTiVCoMn 高熵合金。
【主权项】
1.一种高熵合金及制备方法，其特征在于，主要选取Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn元素为原料，其中Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn 元素的摩尔百分比分别为 12-16%、12-16%、12-16%、12-16%、12-15.5%、12-15.5%、10-15%。2.根据权利要求1所述的一种高熵合金及制备方法，其特征在于，制备主要步骤如下: (1)、按照高熵合金性能要求，按照摩尔百分比称取Nb、W、Cr、T1、V、Co、Mn原料； (2)、将原料进行还原和干燥预处理，去除其中的氧元素以及水分，其中还原在金属粉末微波还原炉中处理，微波窑内环境温度控制在200-300°C，干燥放在烘箱中处理，温度为50-150°C，时间控制在5-20h; (3)、将已经预处理的原料加入坩祸中，进行抽真空处理，充入惰性气体升温进行熔炼，其中惰性气体为氩气，熔炼过程进行电磁搅拌，其中熔炼电流为30-35A，熔炼电压为300-330V，熔化后保温时间为15-30分钟； (4)、将符合要求的溶液进行浇铸，将溶液倒入已经烘干的洁净模具内，冷却后即得NbWCrTiVCoMn 高熵合金。
【文档编号】C22C30/00GK106048371SQ201610468952
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月25日
【发明人】不公告发明人
【申请人】芜湖三刀材料科技有限公司