本发明属于金属材料通过塑性成形进行加工改性的技术方法，是一种专门针对晶格畸变严重，在变形过程中容易开裂的高熵合金的高效控轧塑性改性技术方法。
背景技术：
金属材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础，金属材料的每一次重大突破，都会给社会生产力带来鲜明的变革。最近一百多年来，金属材料得到了有史以来最快的发展。但同时我们也注意到，随着工业与科技的快速发展，材料的服役环境日趋严苛，人们对金属材料的物理和力学性能不断提出更高的要求，若要满足人们对材料的日益增长的使用要求，传统的金属材料亟待发展。
人们现在常用的传统合金是基于一种或两种元素作为主要元素，通过添加少量其它元素而形成的具有金属特性的金属材料。虽然人类在不同性能合金的发展上取得了丰硕的成果，但是，人们对合金的设计和对合金元素的选择仍旧以单一元素或者化合物为主，这种观念并未发生大的变化。在此背景下，材料的性能研究及材料应用大大受到限制。
高熵合金被认为是最近几十年来合金化理论的三大突破之一(另外两项分别是大块金属玻璃和橡胶金属)，是由5种或5种以上元素为主要元素，各主要元素含量为5～35％，以等摩尔比或近等摩尔比经熔炼、烧结或其它方法制成的具有高混合熵的新型合金材料。高熵合金独特的设计理念和和特殊的组织结构赋予了其许多优良的综合力学性能，如高强度、高硬度、高耐磨耐腐蚀性、抗高温氧化、高热稳定性等。
由于高熵合金由多元素组元组成，其铸态组织多以粗大的枝晶为主，这种组织结构会严重的影响高熵合金的综合性能。通过塑性加工可以破碎枝晶、细化晶粒，但是由于高熵合金中大原子半径组元的存在，导致其存在严重的晶格畸变，在塑性变形过程中容易开裂，裂纹的形成会严重影响材料的应用，这使得高熵合金后续的开发使用遭到了极大的限制。为了消除铸造缺陷，对高熵合金通常需要塑性改性。
轧制是将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙的高效材料加工方法，因受轧辊的压缩，材料截面减小，长度增加。其中热轧可以破坏锭坯的铸造组织，细化晶粒，并消除显微组织的缺陷，从而使组织密实，力学性能得到改善。
但经过热轧之后，材料厚向逐渐减小，长度方向不断伸长，可应用的几何尺寸受到限制，多道次轧制后只能作为板材使用，严重限制了高熵合金的工程应用范围。同时在轧制过程中，内部的夹杂物被压成薄片，出现分层现象，使得坯料沿厚度方性能恶化，并且有可能出现层间撕裂。
鉴于此，本发明提出一种专门针对高熵合金的简单且易实现的约束控轧塑性改性方法。通过对高熵合金锭坯施加充分多道次轧制加工，有效控制塑性加工过程中锭坯内部的应力及组织，在有效抑制高熵合金变形过程中微裂纹的萌生与扩展，细化晶粒的同时，实现材料几何尺寸可控，可循环变形的高熵合金高效改性方法。通过可循环高效轧制，改善高熵合金内部组织，提高成形性能，对于高熵合金的塑性加工与改性具有重要的意义和作用。此过程在现有普通轧机的基础上，仅需对轧辊结构进行简单改造即可实现，简单易行，易于推广应用。
技术实现要素：
本发明的目的在于：在已经较为成熟的金属轧制加工系统的前提下提出一种针对高熵合金服役要求的轧制加工及塑性改性方法。针对高熵合金的热加工特点，采用阶梯轧辊，通过辊径的不同以及调整高熵合金的方向和位置，进行反复轧制，有效控制变形过程中高熵合金材料内部的应力状态，抑制晶格畸变诱发的微裂纹的萌生与扩展，细化晶粒，提高综合力学性，实现高熵合金的高效改性和加工。由于轧制生产效率高，第一工步加工完成后降温较小，可立即进行第二、第三、第四等工步的轧制，中间无需再进行加热处理，可显著提高塑性改性效率，节省经济及时间成本。
基于背景技术中轧制加工的优点，可将轧辊设计成如图1所示形状。利用该轧辊进行轧制时，可按照以下步骤进行：
第一步：根据高熵合金块的形状，从多组辊径中选择合适的一组，将高熵合金块在该辊径下进行轧制，轧制过程中，合金块沿着辊径方向厚度变薄，合金内部垂直于辊径方向的裂纹和气孔等缺陷得到有效闭合消除，宽度方向自由变形。
第二步：轧制完成后，将完成第一工步轧制的合金块沿轧制方向为轴旋转90度，将第一步轧制完成后宽度方向尺寸变长的一侧作为轧制端面，选择另一组辊径间隙进行轧制，实现垂直于辊径方向的裂纹和气孔等缺陷也得到闭合消除。
第三步：将完成第二步轧制过程的合金块沿轧辊轴线方向再次旋转90度，再选择一组辊径间隙进行轧制，实现轧制方向的裂纹和气孔等缺陷也得到闭合消除。
第四步：重复以上步骤，对高熵合金块进行反复多道次轧制。
该设计对于高熵合金的轧制具有无可比拟的优点，主要表现在以下几个方面：
1.将轧辊设计成阶梯式直径，即适用于对不同厚度的材料的轧制，也适用于对同一材料进行阶梯式多次轧制，可以进行灵活的组合变形，机械化程度高，大大提高了轧制的效率，使得小批量生产更方便，降低了生产成本。
2.高熵合金铸态组织以粗大的枝晶为主，严重影响其综合力学性能的发挥，尤其在动态冲击条件下，极易诱发断裂，存在巨大的工程隐患，需要进行塑性加工改性。而由于高强度高熵合金为往往晶体畸变严重，塑性加工过程中易发生开裂。通过全方位重复轧制加工可以有效提高压缩应力，完成破碎粗大枝晶，细化晶粒，改善材料的微观组织与力学性能，实现加工改性。高熵合金相对于传统合金具有一些无法比拟的优异性能，如高强度、高硬度以及高耐磨性，因此高熵合金可进行多道次反复轧制，得到的产品将具有极好的力学性能以满足各种不同的服役环境。
3.阶梯形轧辊，轧制效率极高，第一轧制道次完成后即可马上进行第二道次的轧制，可避免传统轧制过程因冷却不均匀而产生残余应力，同时由于轧制生产效率高，材料温降小，多工步轧制过程中无需中间加热，显著降低生产成本，提高生产效率。
4.由于高熵合金中大原子半径组元的存在，导致其存在严重的晶格畸变，在塑性变形过程中容易开裂，裂纹的存在必然会影响到材料的使用性能。而通过反复多道次的轧制过程，可以有效的减少合金内部的缺陷。本发明轧制过程中坯料降温小，更有利于快速细化晶粒。
附图说明
高熵合金锭坯制备的工艺流程图见说明书附图。
具体实施方式
以al0.5cocrfeni高熵合金为例，实施方式是通过一种约束控轧技术制备组织均匀并且力学性能显著提高的al0.5cocrfeni高熵合金锭坯的方法，具体时按以下步骤完成：
(1)准备高熵合金：al0.5cocrfeni铸锭：选取成分为al0.5cocrfeni的高熵合金的铸锭，5种元素的摩尔比分别为al：co：cr:fe：ni＝0.5:1:1:1:1。
(2)均匀化热处理：将步骤(1)选取的al0.5cocrfeni高熵合金铸锭进行均匀化热处理，均匀化热处理的温度为1000℃-1100℃，然后按照铸锭厚度0.8-1min/mm进行保温处理，均匀化热处理的保温时间为12h-100h，得到内部组织成分均匀化的高熵合金铸锭。
(3)根据高熵合金块的形状，从多组辊径中选择合适的一组，将高熵合金块在该辊径下进行轧制，轧制过程中，合金块沿着辊径方向厚度变薄，合金内部垂直于辊径方向的裂纹和气孔等缺陷得到有效闭合消除，垂直于轧制方向的合金块的两端自由变形。
(4)第一道次轧制完成后，将完成第一步轧制的合金块以轧制方向为轴旋转90度，将第一步轧制完成后宽度方向尺寸变长的一侧作为轧制端面，再选择一组辊径进行轧制，垂直于辊径方向的裂纹和气孔等缺陷也得到闭合消除。
(5)将完成第二步轧制过程的合金块沿轧辊轴线方向再次旋转90度，再选择一组辊径进行轧制，实现轧制方向的裂纹和气孔等缺陷也得到闭合消除。
(6)重复以上步骤，对高熵合金块进行反复多道次轧制，直到合金内部组织均匀细化为止。
本实施方式的优点：
(1)本实施方式通过高效控轧改性方法制备出的高熵合金，由于在加工过程中始终对高熵合金坯料实施反复轧制，能够很好地抑制高熵合金严重晶格畸变所引起的微裂纹的萌生与扩展，得到晶粒更为细小且组织均匀，具有优良服役能力的高熵合金锭坯。
(2)本实施方式可以满足不同尺寸大小的高熵合金构件，并且加工过程可以在一台轧机上即可实现，简单易行，易于推广应用。