本发明属于金属材料通过塑性成形加工进行改性的复合加工技术方法，是一种以高熵合金为应用对象的材料塑性改性方法。
背景技术：
古往今来，人类生产和生活的各方面都离不开对材料的研发和利用，材料在发展历程中扮演着不可估量的重要角色。随着现代经济、科技和军事的快速发展，人们对合金服役性能的要求越来越高。而高熵合金突破了传统合金以一种或两种元素为主的限制，将五种或五种以上元素按照等摩尔比配制成的新型合金材料，具有高强度、高硬度、耐磨、耐腐蚀和抗高温氧化等优异性能，在现代工业中应用广泛。但由于高熵合金组成元素数目较多且又形成简单固溶体相，必然会导致固溶体结构存在一定的晶格畸变，原子尺寸差异越大，晶格畸变越严重，极大限制了其加工成形和实际应用，因此改善其晶粒组织具有重要意义，为了消除铸造缺陷，对高熵合金通常采用锻造改性。
镦粗是锻造加工中使锻件坯料髙度减小，横截面积增大的成形工序，拔长是使横截面积减小，长度增长的锻造工序，镦粗拔长相结合是通过塑性加工方法改善材料微观组织的重要工艺方法。通过镦拔工艺可以打碎碳化物、锻合先天性疏松孔洞等冶金缺陷，以获得均质致密的锻件，对于消除铸造缺陷，细化材料组织，提高材料的综合力学性能具有重要的意义。
但镦粗是单向应力，在压缩变形过程中晶粒仅承受连续单一方向的作用力及变形，晶粒细化效率低，造成改性工艺周期加长，能源消耗增加，镦拔效率降低。
鉴于此，本发明提出一种简单易实现的扭墩拔长复合加工技术。在镦粗过程中通过模具结构对材料施加一定的剪切应力，通过压缩应力与剪切应力的共同作用，调整材料微观组织的应力状态，增加塑性应力偏量，以期提高材料细化效率，降低镦拔工艺时间及能源消耗，实现对高熵合金微观组织的精细化塑性调控，实现高效塑性改性。
技术实现要素：
本发明目的在于：在已经较为成熟的金属镦粗加工系统的前提下提供一种针对高熵合金服役要求的扭墩拔长复合加工技术方法。针对高熵合金的热加工特点，采用反复扭镦拔长的锻造工艺，有效控制变形过程中高熵合金材料内部的应力状态，增加塑性应力偏量，提高材料细化效率，细化晶粒，快速提高材料综合力学性，实现高熵合金的有效改性。
本方法及后处理工艺易于操作，成本低廉，能够快速获得组织性能均匀优良的高熵合金锭坯材料，有效提高其服役能力。采用该方法不仅能促进高熵合金的大批量使用，而且还可以有效改善以及控制高熵合金的力学性能。
为达到上述技术目标，本发明采用以下技术方案来实现：
第一步：高熵合金原始毛坯的制作。按照锭坯尺寸下料高熵合金棒料，根据高熵合金组织成份的不同，加热到1000℃-1100℃的起始温度，然后按照棒料厚度0.8-1min/mm进行保温处理，保温12-100h，使其内部组织均匀化。
第二步：棒料扭墩加工及分析。结合所选用高熵合金的成份以及变形特点，通过计算与模拟仿真，获得变形过程中锭坯不同部位的应力特征与规律，选择合适的镦粗比和扭转力大小。
第三步：进行扭镦粗加工，在镦粗单向变形的同时通过螺旋结构施加扭转力，促使材料的压缩剪切两种应力的共同作用下发生变形，高效细化材料组织。
第四步：对扭镦后的材料进行拔长处理。由于扭镦过程中对材料施加了剪切应力，材料内部会存在一定的剪切应变及剪切残余应力，因此拔长过程中材料送进需增加翻转，以改善材料的组织均匀性。
第五步：拔长完成后的高熵合金棒料重新放入加热炉升温、保温。当达到变形温度后，取出旋转90度后再次高温扭墩复合加工改性。变形温度根据材料不同约为1000℃-1100℃，优选1100℃，应变速率0.01s-1-0.1s-1，首选0.05s-1。
第六步:重复以上步骤，对高熵合金块进行反复多道次扭墩拔长复合加工。直到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。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
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。传统镦拔工艺中，镦粗是单向应力状态，在压缩变形过程中晶粒仅承受连续单一方向的作用力及变形，晶粒细化效率低，造成改性工艺周期加长，能源消耗增加。采用扭墩拔长复合加工技术，通过剪应力细化晶粒，改善材料的微观组织与力学性能，可以显著提高高熵合金的塑性改性效率。
附图说明
图1为高熵合金锭坯制备的工艺流程图。
具体实施方案
以alcocrfeniti0.5为例，本实施方式是一种通过高温扭镦拔长结合高效改善alcocrfeniti0.5高熵合金锭坯组织及力学性能的方法，具体时按以下步骤完成：
(1)准备高熵合金alcocrfeniti0.5铸锭：选取成分为alcocrfeniti0.5的高熵合金的铸锭，6种元素的摩尔比分别为al：co：cr:fe：ni：ti＝1:1:1:1:1:0.5。
(2)均匀化热处理：将步骤(1)选取的alcocrfeniti0.5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)变形过程模拟仿真：通过数值模拟软件对扭墩变形过程进行计算机仿真，获得变形过程锭坯不同部位的应力特征与规律，尤其是压缩应力与剪切应力的分布特征。
(4)扭墩加工：根据步骤(3)中的模拟仿真结果，选择适合alcocrfeniti0.5的镦粗比和扭转力进行扭墩加工。
(5)拔长加工设计及模拟仿真：通过数值模拟软件对拔长变形过程进行计算机仿真，获得变形过程锭坯不同部位的应力特征与规律。
(6)拔长加工：根据步骤(5)中的模拟仿真结果，选择适当的alcocrfeniti0.5工艺参数进行拔长加工。
(7)再次扭墩、拔长加工：继续反复第5步及第6部流程，先扭墩后拔长，扭墩变形量需合理控制，拔长后需回炉加热。
(8)经多道次扭镦拔长后，最终获得组织致密晶粒细小的高熵合金锭坯材料。
本实施方式的优点：
(1)本实施方式通过扭墩拔长复合加工方法制备出的高熵合金构件，由于在镦粗过程中对高熵合金锭坯使施加一定的扭转力，可以显著提高镦粗材料改性效率，得到晶粒更为细小的组织均匀，提高高熵合金的服役能力。
(2)本实施方式可以满足不同尺寸大小的高熵合金构件，并且在传统压力及上通过对模具的简单改造即可以实现，简单易行，易于推广应用。