CN104213013A - 一种TiZrNbMoxHfy多主元高温合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种TiZrNbMoxHfy多主元高温合金及其制备方法，它涉及一种新型多主元高温合金材料的开发及其制备，合金的成分为TiZrNbMoxHfy，其中x和y为相应元素摩尔比。合金的制备方法包括：原材料Ti、Zr、Nb、Mo和Hf的清理及精确称量；在非自耗真空电弧炉中的熔炼，为保证合金成分的均匀性，每个合金均熔炼5遍。本发明中的多主元高温合金形成体心立方固溶体结构，室温下具有较高的硬度和压缩强度，且具有良好的塑韧性。高温下仍能保持较高的压缩强度，在高温下将具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料及其制备领域，提供了一种新型TiZrNbMoxHfy多主元高温合金及其制备方法，该多主元合金将在高温下具有很好的应用前景。
背景技术
传统的合金设计是以一种或两种元素为主元，通过添加少量的其他元素来改善合金组织结构及性能。然而这种传统的合金设计方法限制了合金体系的发展。2004年台湾学者叶均蔚峰率先提出了多主元合金的设计理念，并把多主元合金定义为包含五种或五种以上合金元素，每种元素的原子百分比在5％～35％之间。多主元合金的提出为新型合金体系的发展提供了广阔的思路。
以多种元素为主元的特征赋予多主元合金系具有四个显著的效应：(1)热力学上的高混合熵效应，(2)动力学上的缓慢扩散效应，(3)晶体学上的晶格畸变效应，(4)性能上的鸡尾酒效应。在四种效应的作用下多主元合金具有很多结构与性能的优异性。结构上，多主元合金倾向于形成简单的面心立方(FCC)或体心立方(BCC)相甚至非晶相或者纳米析出相，且形成相的数量一般远低于吉布斯相率所预测的相数。性能上，多主元合金具有优异的综合性能，通过合理的元素选择，合金可以具有高的强度，高的硬度，良好的耐磨性，良好的耐腐蚀性及抗高温软化性。此外，多主元合金可以通过多种技术成功制备如电弧熔炼，感应熔炼，机械合金化，激光熔覆，等离子喷涂，磁控溅射等技术来制备高熵合金块体，涂层，薄膜等。
目前研究的多主元合金体系大多数是基于Al，Fe，Cu，Co，Ni，Cr，Mn等元素，对于全部元素均为高熔点元素Ti，Zr，Nb，Mo，Hf，Ta，W等的多主元合金体系及组成元素在所在合金体系中对组织结构及性能的影响研究较少。因此研究多主元均为高熔点元素的合金不仅能够丰富多主元合金体系，而且为开发新的高温合金体系提供了新的发展思路。研究已经发现等摩尔比合金TiZrNbMoHf能够形成单一的体心立方相，然而该合金中组成元素对合金组织及性能的影响尚不清楚，而在所有组成元素中，Hf元素的密度是最高，价格是最贵的，其次是Mo元素，因此研究Mo及Hf元素含量变化对组织结构及性能的影响对该合金在高温领域尤其是航空航天领域的广泛应用具有重要的研究意义。
而在哈尔滨工业大学，林丽蓉于2007年7月发表的《高熔化温度五元高熵合金组织及性能研究》硕士论文中，虽然公开了其研究的高熵合金里包含有TiZrNbMoHf合金，但是其限定的合金组分配比必须严格要求在1:1:1:1:1的值，如果超出这一范围值，那么合金的微观组织形貌，晶体结构就会发生不确定性的变化，而且，其全文也并没有给出相应的启示，减少Hf原料的量，改变Mo与Hf的比例关系，可以使合金具有很好的晶体立方结构，并具有明显的压缩性能，硬度等方面的提升，
而且，在其论文中1.6部分已经表明：高熵合金的研究还是一块处女地，无论理论研究还是实验研究结果都非常少。人们对这一合金化过程的机理以及其中涉及到的诸多科学问题基本还没有认识。现在出现的一些高熵合金体系也只是通过所谓的鸡尾酒式的方法调配而成，还没有建立科学选择合金元素的理论。另外，对高熵合金凝固后的组织结构以及各方面的性能比如力学性能、耐高温和耐磨性能、电学和磁学性能以及其它一些物理系性能，都还没有清晰的认识。尽管如此，我们还是只能尝试，不断地尝试，并从失败的实验中总结出规律。
由此可知，现有技术中并没有高熵合金体系中各金属之间的机理的研究，本领域技术人员也并可能通过简单随意地改变高熵合金体系中每个金属的比例，就能得到理想的合金，这也不符合本领人员的研究高熵合金常规方法。所以说，林丽蓉的硕士论文其选用的TiZrNbMoHf合金用量比是均等的，而Mo和Hf元素又是非常昂贵的一种元素，如何在节约成本的前提下，又不能是上述合金的性不能不降低，甚至有所提高，论文中并没有给出相应的说明或者技术启示。
另外，在2014年2月26号公开的，公开号为：CN103602872A，名称为：一种TiZrNbVMox高熵合金及其制备方法，虽然给出了一种高熵合金成分，但是其并没有涉及到Hf元素的合金体系，而加入Hf与不加入Hf，相应的结构和性能发生何种变化，是否能够达到预期的目标，其并没有给出。并且，也没有给出减少Mo的比例，合金的结构和性能会有什么样的变化，其也并没有给出说明。
同时，在2014年2月26号公开的，公开号为：CN103602874A，名称为：名称为：高强度低弹性模量TiZrNbHf高熵合金及其制备方法，虽然给出了含有Hf元素的高熵合金，但是其所加入的Hf元素与其它元素的加入量是均等的，并且，没有给出减少Hf元素的比例，会有什么样的性能产生，合金结构上会有什么样的变化。同时，其也没有涉及Hf元素与Mo元素组成的合金会有什么样的结构和性能上的改变。
发明内容
本发明的目的在于开发出一种组织结构简单且高温力学性能优异的多主元高温合金，该合金组成相为具有体心立方结构的单相，室温及高温下具备优异的压缩性能。
本发明的一种TiZrNbMoxHfy多主元高温合金，所述合金成分为TiZrNbMoxHfy，其中，x和y的取值范围均为0.1～1.0。
本发明的一种制备TiZrNbMoxHfy多主元高温合金的方法，它包含以下步骤：
一、选用纯度均高于99％的Ti、Zr、Nb、Mo和Hf为原材料，将上述原料表面打磨去除氧化皮，然后使用工业乙醇超声波震荡清洗；
二、使用非自耗真空电弧炉，将步骤一的原料按熔点由低到高依次放置在水冷铜坩埚中，对样品室抽真空，并充入高纯氩气后，在水冷铜坩埚内熔炼步骤一清洗后的原料，在合金完全熔化为液态后，保持电弧熔炼2min，然后关闭电流，待合金冷却后将其翻转，其中，熔炼的电流为350～450A；其中，Ti、Zr、Nb、Mo和Hf是按照摩尔比为1:1:1：x：y的比例放置于水冷铜坩埚中，所述的x和y的取值范围均为0.1～1.0；
三、将步骤二翻转后的合金重新放入水冷铜坩埚内熔炼，在合金完全熔化为液态后，保持电弧熔炼2min，然后关闭电流，待合金冷却后再将其翻转；
四、重复步骤三的操作4次，即完成所述TiZrNbMoxHfy多主元高温合金的制备。
本发明包含以下有益效果：
本发明所选用的多主元高温合金体系为TiZrNbMoxHfy，其中x，y为摩尔比，x，y的取值范围为0～1.0，x，y值的组合为(x＝1.0,y＝0.5)，(x＝1.0,y＝0.4)，(x＝1.0,y＝0.3)，(x＝1.0,y＝0.2)，(x＝1.0,y＝0.1)及(x＝0.5,y＝0.5)；通过降低合金中具有最高密度及价格最高的Mo及Hf元素的含量，大大地降低合金的密度及成本，元素Hf含量的适当的降低还能提高合金的硬度和压缩性能；尽管Mo元素含量的减少降低了合金的硬度和压缩强度，但该研究明确了该元素在合金中的作用，为多主元合金体系的发展提供了数据参考。
由此可知，本发明的合金与林丽蓉的《高熔化温度五元高熵合金组织及性能研究》硕士论文中的TiZrNbMoHf合金相比较，本发明在减少了Mo和Hf的比例，降低成本的前提下，又能保证合金的压缩性能，硬度，耐磨等性能与林丽蓉论文的合金性能提高，而且，硕士论文中也说明高熵合金的机理研究是目前的技术难点，因此，本领域技术人员很难依据硕士论文的内容，通过改变合金成分的比例关系，而得到本发明的合金，而且毫无目的地改变合金成分已获得另外一种合金，也并不是本领域技术人员研究的常规手段。
附图说明
图1为TiZrNbMoHf多主元高温合金的XRD图谱；
图2为TiZrNbMoHf0.5的多主元高温合金的XRD图谱；
图3为TiZrNbMoHf0.3的多主元高温合金的XRD图谱；
图4为TiZrNbMoHf0.2的多主元高温合金的XRD图谱；
图5为TiZrNbMo的多主元高温合金的XRD图谱；
图6为TiZrNbMo0.5Hf0.5的多主元高温合金的XRD图谱；
图7为TiZrNbMoxHfy多主元合金的显微维氏硬度值；
图8为TiZrNbMoxHfy多主元合金室温下压缩应力-应变曲线；其中，1#为TiZrNbMoHf多主元合金室温下压缩应力-应变曲线，2#为TiZrNbMoHf0.5多主元合金室温下压缩应力-应变曲线，3#为TiZrNbMoHf0.4多主元合金室温下压缩应力-应变曲线，4#为TiZrNbMoHf0.3多主元合金室温下压缩应力-应变曲线，5#为TiZrNbMoHf0.2多主元合金室温下压缩应力-应变曲线，6#为TiZrNbMoHf0.1多主元合金室温下压缩应力-应变曲线，7#为TiZrNbMo多主元合金室温下压缩应力-应变曲线，8#为TiZrNbMo0.5Hf0.5多主元合金室温下压缩应力-应变曲线；
图9为TiZrNbMoxHfy多主元合金800℃下的压缩应力-应变曲线；其中，1#为TiZrNbMoHf多主元合金800℃下压缩应力-应变曲线，2#为TiZrNbMoHf0.5多主元合金800℃下压缩应力-应变曲线，3#为TiZrNbMoHf0.4多主元合金800℃下压缩应力-应变曲线，4#为TiZrNbMoHf0.3多主元合金800℃下压缩应力-应变曲线，5#为TiZrNbMoHf0.2多主元合金800℃下压缩应力-应变曲线，6#为TiZrNbMoHf0.1多主元合金800℃下压缩应力-应变曲线，7#为TiZrNbMo多主元合金800℃下压缩应力-应变曲线，8#为TiZrNbMo0.5Hf0.5多主元合金800℃下压缩应力-应变曲线；
图10为TiZrNbMoxHfy多主元合金1000℃下的压缩应力-应变曲线；其中，1#为TiZrNbMoHf多主元合金1000℃下压缩应力-应变曲线，2#为TiZrNbMoHf0.5多主元合金1000℃下压缩应力-应变曲线，3#为TiZrNbMoHf0.4多主元合金1000℃下压缩应力-应变曲线，4#为TiZrNbMoHf0.3多主元合金1000℃下压缩应力-应变曲线，5#为TiZrNbMoHf0.2多主元合金1000℃下压缩应力-应变曲线，6#为TiZrNbMoHf0.1多主元合金1000℃下压缩应力-应变曲线，7#为TiZrNbMo多主元合金1000℃下压缩应力-应变曲线，8#为TiZrNbMo0.5Hf0.5多主元合金1000℃下压缩应力-应变曲线。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的一种TiZrNbMoxHfy多主元高温合金，所述合金成分为TiZrNbMoxHfy，其中，x，y为摩尔比，x和y的取值范围均为0.1～1.0。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：x和y的取值范围为0.1～0.9.其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：x和y的取值范围为0.1～0.8。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：x和y的取值范围为0.1～0.7。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：x和y的取值范围为0.1～0.6。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：x和y的取值范围为0.1～0.5。其它与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：x和y的取值范围为0.1～0.4。其它与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：x和y的取值范围为0.1～0.3。其它与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：x和y的取值范围为0.1～0.2。其它与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：x，y的值为x＝1.0，y＝0.5。其它与具体实施方式一至九之一相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是：x，y的值为x＝1.0，y＝0.4。其它与具体实施方式一至十之一相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十一之一不同的是：x，y的值为x＝1.0，y＝0.3。其它与具体实施方式一至十一之一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一至十二之一不同的是：x，y的值为x＝1.0，y＝0.2。其它与具体实施方式一至十二之一相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式一至十三之一不同的是：x，y的值为x＝1.0，y＝0.1。其它与具体实施方式一至十三之一相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式一至十四之一不同的是：x，y的值为x＝0.5，y＝0.5。其它与具体实施方式一至十四之一相同。
具体实施方式十六：本实施方式的一种制备TiZrNbMoxHfy多主元高温合金的方法，它包含以下步骤：
一、选用纯度均高于99％的Ti、Zr、Nb、Mo和Hf为原材料，将上述原料表面打磨去除氧化皮，然后使用工业乙醇超声波震荡清洗；
二、使用非自耗真空电弧炉，将步骤一的原料按熔点由低到高依次放置在水冷铜坩埚中，对样品室抽真空，并充入高纯氩气后，在水冷铜坩埚内熔炼步骤一清洗后的原料，在合金完全熔化为液态后，保持电弧熔炼2min，然后关闭电流，待合金冷却后将其翻转，其中，熔炼的电流为350～450A；其中，Ti、Zr、Nb、Mo和Hf是按照摩尔比为1:1:1：x：y的比例放置于水冷铜坩埚中，所述的x和y的取值范围均为0.1～1.0；
三、将步骤二翻转后的合金重新放入水冷铜坩埚内熔炼，在合金完全熔化为液态后，保持电弧熔炼2min，然后关闭电流，待合金冷却后再将其翻转；
四、重复步骤三的操作4次，即完成所述TiZrNbMoxHfy多主元高温合金的制备。
具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式十六不同的是：步骤二中在将步骤一的原料按熔点由低到高依次放置在水冷铜坩埚中后，另取一块纯钛锭放在另一个坩埚中，再对步骤一的原料熔炼前，先将钨极置于纯钛锭上方后，熔炼纯钛锭1min，以便去除炉内残余氧气等，随后将钨极置于步骤一的原料上开始熔炼。其它与具体实施方式十六相同。
具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式十六或十七不同的是：x和y的取值范围为0.1～0.9.其它与具体实施方式十六或十七相同。
具体实施方式十九：本实施方式与具体实施方式十六至十八之一不同的是：x和y的取值范围为0.1～0.8。其它与具体实施方式十六至十八之一相同。
具体实施方式二十：本实施方式与具体实施方式十六至十九之一不同的是：x和y的取值范围为0.1～0.7。其它与具体实施方式十六至十九之一相同。
具体实施方式二十一：本实施方式与具体实施方式十六至二十之一不同的是：x和y的取值范围为0.1～0.6。其它与具体实施方式十六至二十之一相同。
具体实施方式二十二：本实施方式与具体实施方式十六至二十一之一不同的是：x和y的取值范围为0.1～0.5。其它与具体实施方式十六至二十一之一相同。
具体实施方式二十三：本实施方式与具体实施方式十六至二十二之一不同的是：x和y的取值范围为0.1～0.4。其它与具体实施方式十六至二十二之一相同。
具体实施方式二十四：本实施方式与具体实施方式十六至二十三之一不同的是：x和y的取值范围为0.1～0.3。其它与具体实施方式十六至二十三之一相同。
具体实施方式二十五：本实施方式与具体实施方式十六至二十四之一不同的是：x和y的取值范围为0.1～0.2。其它与具体实施方式十六至二十四之一相同。
具体实施方式二十六：本实施方式与具体实施方式十六至二十五之一不同的是：x，y的值为x＝1.0，y＝0.5。其它与具体实施方式十六至二十五之一相同。
具体实施方式二十七：本实施方式与具体实施方式十六至二十六之一不同的是：x，y的值为x＝1.0，y＝0.4。其它与具体实施方式十六至二十六之一相同。
具体实施方式二十八：本实施方式与具体实施方式十六至二十七之一不同的是：x，y的值为x＝1.0，y＝0.3。其它与具体实施方式十六至二十七之一相同。
具体实施方式二十九：本实施方式与具体实施方式十六至二十八之一不同的是：x，y的值为x＝1.0，y＝0.2。其它与具体实施方式十六至二十八之一相同。
具体实施方式三十：本实施方式与具体实施方式十六至二十九之一不同的是：x，y的值为x＝1.0，y＝0.1。其它与具体实施方式十六至二十九之一相同。
具体实施方式三十一：本实施方式与具体实施方式十六至三十之一不同的是：x，y的值为x＝0.5，y＝0.5。其它与具体实施方式十六至三十之一相同。
具体实施方式三十二：本实施方式与具体实施方式十六至三十一之一不同的是：熔炼的电流为360～440A。其它与具体实施方式十六至三十一之一相同。
具体实施方式三十三：本实施方式与具体实施方式十六至三十二之一不同的是：熔炼的电流为370～430A。其它与具体实施方式十六至三十二之一相同。
具体实施方式三十四：本实施方式与具体实施方式十六至三十三之一不同的是：熔炼的电流为380～420A。其它与具体实施方式十六至三十三之一相同。
具体实施方式三十五：本实施方式与具体实施方式十六至三十四之一不同的是：熔炼的电流为390～410A。其它与具体实施方式十六至三十四之一相同。
具体实施方式三十六：本实施方式与具体实施方式十六至三十五之一不同的是：熔炼的电流为400A。其它与具体实施方式十六至三十五之一相同。
通过以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1
本实施例的一种制备TiZrNbMoxHfy多主元高温合金的方法，它包含以下步骤：
(1)原料准备：采用的合金冶炼原料为纯度99％以上的Ti、Zr、Nb、Mo、Hf高熔点金属元素；首先将所有原料用砂纸或砂轮打磨去除表面氧化皮，并放置在工业乙醇中用超声波震荡清洗，然后按等摩尔比精确称量材料，以供熔炼合金使用；合金成分见表1；
表1TiZrNbMoxHfy多主元合金的名义成分(at.％)
(2)合金的熔炼：采用真空非自耗电弧炉熔炼合金：将配比称量后的材料按原料熔点由低到高依次放在水冷铜坩埚中，并将一块纯钛锭放在另一个坩埚中，将炉腔抽真空后向颅腔内充入氩气至半个大气压；将钨极调在纯钛锭上方后电压调至60V左右后引弧，首先熔炼纯钛锭1min以消除炉腔内残余的氧气，随后将钨极调至高熵合金原材料上开始熔炼，缓慢调大电流至400A，待所有原料熔化后保持电弧熔炼时间2min，直接关闭电弧；待合金冷却后将其翻转，如此反复以上操作5遍以获得成分均匀的合金。
对本实施例获得的合金进行如下计算与测试：
1、合金的理论密度值、组织结构及性能
(1)合金理论密度值的计算
研究已经发现合金的理论密度值可按如下公式计算：
其中Ai和ρi分别为合金中组成元素i的原子质量和密度，ci为元素i的摩尔分数。根据此公式计算合金的理论密度值如表2所示。元素Hf和Mo含量的减少将降低合金密度，密度的降低对合金在高温领域尤其是航空航天领域的应用是非常重要的。此外Hf和Mo的价格在组成元素中也是最贵的，两种元素含量的降低将大大降低合金制备成本。
表2TiZrNbMoxHfy多主元合金的理论密度
(2)X射线衍射测试及相组成分析
利用线切割在熔炼制备的合金上切除2mm厚左右的薄片，并用砂纸将薄片表面仔细打磨。随后将薄片放在工业乙醇中用超声波震荡清洗。使用X射线衍射仪对制备的样品进行相组成测试，实验中扫描速度为5°/min，扫描角度2θ范围为20°到100°。
如图1至6的X射线衍射结果显示，合金TiZrNbMoxHfy均为体心立方固溶体结构。适当的Hf含量的降低能够使合金仍能够维持单一的体系立方相，但当Hf含量过低如图所示当Hf摩尔比x＝0及x＝0.2时，合金由两种体心立方相组成。而Mo含量降低对合金相组成没有影响。
(3)合金硬度测试
合金硬度测试前，先用砂纸将表面仔细研磨并进行机械抛光。使用HVS-1000A数显维氏硬度计测定合金的显微硬度，试验时加载载荷9.807N，保压时间20s。每个合金测试10个数据点，去除最大值和最小值，剩余8个数据点的平均值即为该合金的显微硬度值。如图7所示为TiZrNbMoxHfy多主元合金的显微硬度值。
表3 二元合计混合焓
对比三组合金硬度可知：元素Hf含量的降低对合金硬度基本没什么影响，Mo元素含量的减少将降低合金硬度，硬度大约降低9.3％。这是因为一方面Mo元素在所有组成元素中具有最小的原子半径，Mo含量的多少将有效的影响单相体心立方结构的晶格畸变度，另一方面在五种元素组成的二元合金中，Mo元素与其他元素的混合焓值相对较低(表3为五种元素二元合金混合焓)，Mo元素与其他元素的结合力较强。
(3)室温压缩试验
采用线切割在熔炼制备的合金上分别切取的圆柱试样，用砂纸将圆柱试样的上下端面及侧表面打磨干净。在万能电子试验机Instron-5569上进行室温压缩性能测试，压缩速率为1×10-3/s，试验所得合金的压缩应力-应变曲线如图8所示。
由图8可知：与已研究的等摩尔合金TiZrNbMoHf合金相比，合金TiZrNbMoHf0.5的压缩强度及塑韧性均得到提高，继续降低元素Hf的含量，尽管合金的强度会有所降低，但与等摩尔合金相比，合金的塑韧性有所改善。而元素Mo含量的降低使合金强度有所降低，同时若合金Mo元素的含量过高，如合金TiZrNbMo合金塑韧性显著降低，在压缩过程中合金提前断裂，压缩强度也降低。因此在该合金中Mo和Hf的量要严格控制才能获得性能优异的合金。尽管按照多主元合金的理论，合金在等摩尔比能够获得最大的混合熵，同时在形成固溶体时获得最大的固溶强度，但是本实施例发现元素本身的特性及与其他元素的相互作用对合金同样具有显著的影响，在某些情况下甚至这种影响更加显著。
(4)高温压缩试验
采用线切割在熔炼制备的合金上分别切取的圆柱试样，用砂纸将圆柱试样的上下端面及侧表面打磨干净。在Gleeble-1000试验机上进行800℃及1000℃下高温压缩试验。将试样放置在试验机上，抽真空，当真空度达10-3时，加热试样，加热速度为10℃/min，待加热到试验温度800℃或1000℃后保温3min，随后施加压应力，应变速率为1×10-3/s。图9和图10分别为三组合金在800℃及1000℃下的压缩应力-应变曲线。
800℃下，本实施例中合金TiZrNbMoHf0.5的压缩性能同样由于已研究的等摩尔合金TiZrNbMoHf，同时尽管合金TiZrNbMoHf0.4和TiZrNbMoHf0.3的强度有所降低，但是塑韧性提高，此外合金还存在密度及成本上的优势。因此，综合看来本实施例中合金还是优于已研究的等摩尔比合金TiZrNbMoHf。此外，合金在该温度下的压缩曲线中均出现了锯齿状曲线，结合所学知识可以推测合金在压缩的过程中将会有大量剪切带的形成与增值。
1000℃下，本实施例合金TiZrNbMoHf0.5，TiZrNbMoHf0.4及TiZrNbMoHf0.3的压缩强度均优于等摩尔TiZrNbMoHf合金。所研究合金在该温度下最大压缩强度达630Mpa，该合金将在高温领域具有重要的研究及应用价值。
从以上分析可知：通过适当控制合金TiZrNbMoxHfy中Hf及Mo元素的含量具有以下优势：(1)合金密度降低；(2)合金成本降低；(3)合金仍能保持单相的体心立方固溶体结构；(4)合金性能改善。
Claims (10)
1.一种TiZrNbMoxHfy多主元高温合金，其特征在于：所述合金成分为TiZrNbMoxHfy，其中，x和y的取值范围均为0.1～1.0。
2.根据权利要求1所述的一种TiZrNbMoxHfy多主元高温合金，其特征在于：x，y的值为x＝1.0，y＝0.5。
3.根据权利要求1所述的一种TiZrNbMoxHfy多主元高温合金，其特征在于：x，y的值为x＝1.0，y＝0.4。
4.根据权利要求1所述的一种TiZrNbMoxHfy多主元高温合金，其特征在于：x，y的值为x＝1.0，y＝0.3。
5.根据权利要求1所述的一种TiZrNbMoxHfy多主元高温合金，其特征在于：x，y的值为x＝1.0，y＝0.2。
6.根据权利要求1所述的一种TiZrNbMoxHfy多主元高温合金，其特征在于：x，y的值为x＝1.0，y＝0.1。
7.根据权利要求1所述的一种TiZrNbMoxHfy多主元高温合金，其特征在于：x，y的值为x＝0.5，y＝0.5。
8.一种制备TiZrNbMoxHfy多主元高温合金的方法，其特征在于它包含以下步骤：
一、选用纯度均高于99％的Ti、Zr、Nb、Mo和Hf为原材料，将上述原料表面打磨去除氧化皮，然后使用工业乙醇超声波震荡清洗；
二、使用非自耗真空电弧炉，将步骤一的原料按熔点由低到高依次放置在水冷铜坩埚中，对样品室抽真空，并充入高纯氩气后，在水冷铜坩埚内熔炼步骤一清洗后的原料，在合金完全熔化为液态后，保持电弧熔炼2min，然后关闭电流，待合金冷却后将其翻转，其中，熔炼的电流为350～450A；其中，Ti、Zr、Nb、Mo和Hf是按照摩尔比为1:1:1：x：y的比例放置于水冷铜坩埚中，所述的x和y的取值范围均为0.1～1.0；
三、将步骤二翻转后的合金重新放入水冷铜坩埚内熔炼，在合金完全熔化为液态后，保持电弧熔炼2min，然后关闭电流，待合金冷却后再将其翻转；
四、重复步骤三的操作4次，即完成所述TiZrNbMoxHfy多主元高温合金的制备。
9.根据权利要求8所述的一种制备TiZrNbMoxHfy多主元高温合金的方法，其特征在于：所述的x，y的值为x＝1.0，y＝0.5。
10.根据权利要求8所述的一种制备TiZrNbMoxHfy多主元高温合金的方法，其特征在于：所述的x，y的值为x＝1.0，y＝0.4。
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