一种CoCrCuFeNi高熵合金及其制备方法与流程

本发明涉及高熵合金制造领域，具体涉及一种cocrcufeni高熵合金及其制备方法。

背景技术：

1、高熵合金是一类新型合金材料，因其较传统合金的混合熵值更高，故而得名高熵合金，高熵合金并未出现传统合金设计理念下的大量脆性金属间化合物，反而呈现出相对简单的高稳定性固溶体结构，所以高熵合金具有强度高、硬度高、耐蚀性强、耐磨损性强、抗氧化性强和热稳定性优异等特点，具有较高的学术研究价值和工程应用前景；其中，cocrcufeni高熵合金就是一类较早被研究的高熵合金，但是，目前的cocrcufeni高熵合金中元素配比大多是等原子比或近似等原子比，等原子比下该合金强度较低，且其它性能较现有材料并无突出优势，所以逐渐沦为研究的冷门方向，但如何通过其他技术手段改善提升cocrcufeni高熵合金的物化品质仍然是一个值得研究的问题；

2、另外，cocrcufeni高熵合金的制备技术也存在很大的升级空间，现在行业内采用的制备方法主要有直接熔炼法和粉末冶金法，但直接熔炼法存在后期铸造、塑性加工以及成型难等技术问题，粉末冶金法面临着原材料成本高昂、设备投入较高等问题，这都不利于高熵合金的大规模制备应用。

技术实现思路

1、针对背景技术中存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种cocrcufeni高熵合金，其有效解决了背景技术中存在问题，本发明的目的之二在于提供一种cocrcufeni高熵合金的制备方法。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种cocrcufeni高熵合金，其原子百分含量分别为：co:10％—20％、cr：10％—20％、cu：10％—30％、fe：15％—30％以及ni：15％—30％，另有微合金元素和其他不可避免的杂质，所述微合金元素的原子百分含量分别为：mo：0％—5％、mn：0％—1％、nb：0％—5％，所述高熵合金的各组分原子百分含量之和为100％。

4、一种上述的cocrcufeni高熵合金的制备方法，包括如下步骤：

5、步骤一：依据需求设计确定成品高熵合金成分和各组分原子百分含量；

6、步骤二：按各组分原子百分含量选择长度、质量以及元素含量合适的原材料丝并设计绞股结构，准备制作复合绞股焊丝；

7、步骤三：将步骤二中的原材料丝分别缠绕在不同的捻股机工字轮上，按绞股结构将各个捻股机工字轮安置在捻股机内并通过捻股机进行绞合，制得复合绞股焊丝，复合绞股焊丝的横截面应接近圆形，然后将复合绞股焊丝密排层绕在焊丝盘上或密排成为空心线卷，方便作为后续制造所述高熵合金的原料卷材；

8、步骤四：取一基板，然后通过增材制造技术在所述基板上熔敷步骤三中制得的复合绞股焊丝，多层多道，连续熔敷，熔敷完成后冷却获得材料块；

9、步骤五：将步骤四中制得的所述材料块通过机加工去除基板及过渡层，最终获得成品高熵合金块。

10、进一步的，所述步骤二中的原材料丝包括钴源、铬源、铜源、铁源、镍源和微合金源，其中，所述钴源为钴丝或镍基合金丝，所述铬源为不锈钢丝或镍基合金丝，所述铜源为铜丝或镍基合金丝，所述铁源为合金钢丝、不锈钢丝或镍基合金丝，所述镍源为镍丝或镍基合金丝；

11、所述微合金源包括钼源、锰源和铌源，其中，所述钼源为合金钢丝、不锈钢丝或镍基合金丝，所述锰源为合金钢丝或不锈钢丝，所述铌源为铌丝或镍基合金丝。

12、进一步的，所述步骤二中的原材料丝至少为3条，优选的为3、6、7条。

13、进一步的，所述步骤三中的捻股机转速为500r/min—1200r/min，所述复合绞股焊丝的捻距为5—12倍的复合绞股焊丝当量直径。

14、进一步的，所述复合绞股焊丝的名义直径为1.2mm—6.0mm。

15、进一步的，所述步骤四中熔敷复合绞股焊丝所用热源为电弧、激光或高能粒子流中的一种。

16、进一步的，所述步骤四中熔敷复合绞股焊丝时周遭通入保护气体，所述保护气体为纯氩气。

17、进一步的，所述基板在承接复合绞股焊丝熔敷之前应清理表面水分、油污和氧化膜，并预热至不低于200℃，熔敷完成后保温至少30min后在室温条件冷却下冷却至室温。

18、本发明具有以下有益技术效果：

19、相较于现有技术而言，本发明中添加了微合金元素，微合金元素起到了固溶强化和第二相强化的作用，使制备出的cocrcufeni高熵合金在室温下强度更高、塑性更好，可以满足更高要求的场景使用；另外，本发明还提供了一种新的制备高熵合金的技术方案，其具有以下优势：

20、(1)本发明所用原材料为市场通用丝材，来源丰富，价格可控；

21、(2)相较于粉末冶金法和直接熔炼法制备高熵合金而言，本发明研究和开发周期短、设备投入小，减少了人力、物力和财力的投入，有利于高熵合金的成规模制备和快速推进高熵合金的工程应用；

22、(3)本发明可通过异质丝材质和绞股结构的技术性调整设计新的复合绞股焊丝，以获得不同成分的高熵合金成品，有利于推进新材料、新产品的设计和开发。

技术特征：

1.一种cocrcufeni高熵合金，其特征在于，其原子百分含量分别为：co:10％—20％、cr：10％—20％、cu：10％—30％、fe：15％—30％以及ni：15％—30％，另有微合金元素和其他不可避免的杂质，所述微合金元素的原子百分含量分别为：mo：0％—5％、mn：0％—1％、nb：0％—5％，所述高熵合金的各组分原子百分含量之和为100％。

2.一种权利要求1所述的cocrcufeni高熵合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种cocrcufeni高熵合金的制备方法，其特征在于，所述步骤二中的原材料丝包括钴源、铬源、铜源、铁源、镍源和微合金源，其中，所述钴源为钴丝或镍基合金丝，所述铬源为不锈钢丝或镍基合金丝，所述铜源为铜丝或镍基合金丝，所述铁源为合金钢丝、不锈钢丝或镍基合金丝，所述镍源为镍丝或镍基合金丝；

4.根据权利要求3所述的一种cocrcufeni高熵合金的制备方法，其特征在于，所述步骤二中的原材料丝至少为3条。

5.根据权利要求2所述的一种cocrcufeni高熵合金的制备方法，其特征在于，所述步骤三中的捻股机转速为500r/min—1200r/min，所述复合绞股焊丝的捻距为5—12倍的复合绞股焊丝当量直径。

6.根据权利要求5所述的一种cocrcufeni高熵合金的制备方法，其特征在于，所述复合绞股焊丝的名义直径为1.2mm—6.0mm。

7.根据权利要求2所述的一种cocrcufeni高熵合金的制备方法，其特征在于，所述步骤四中熔敷复合绞股焊丝所用热源为电弧、激光或高能粒子流中的一种。

8.根据权利要求7所述的一种cocrcufeni高熵合金的制备方法，其特征在于，所述步骤四中熔敷复合绞股焊丝时周遭通入保护气体，所述保护气体为纯氩气。

9.根据权利要求2所述的一种cocrcufeni高熵合金的制备方法，其特征在于，所述基板在承接复合绞股焊丝熔敷之前应清理表面水分、油污和氧化膜并预热至不低于200℃，熔敷完成后保温至少30min后在室温条件冷却下冷却至室温。

技术总结
本发明公开了一种CoCrCuFeNi高熵合金，其特征在于，其原子百分含量分别为：Co:10％—20％、Cr：10％—20％、Cu：10％—30％、Fe：15％—30％以及Ni：15％—30％，另有微合金元素和其他不可避免的杂质，所述微合金元素的原子百分含量分别为：Mo：0％—5％、Mn：0％—1％、Nb：0％—5％，所述高熵合金的各组分原子百分含量之和为100％；相较于现有技术而言，本发明中添加了微合金元素，微合金元素起到了固溶强化和第二相强化的作用，使制备出的CoCrCuFeNi高熵合金在室温下强度更高、塑性更好，可以满足更高要求的场景使用。

技术研发人员：梁裕,刘平礼,吴阳龙,丁毅,丁建耀
受保护的技术使用者：河北联之捷焊业科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13