CN106756407A - 一种CrMnFeCoNiZr高熵合金及其制备方法 - Google Patents

一种CrMnFeCoNiZr高熵合金及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种CrMnFeCoNiZr高熵合金及其制备方法，高熵合金由铬、锰、铁、钴、镍、锆组成，成分按摩尔比计为CraMnbFecCodNieZrf，其中a,b,c,d,e＝0.7～1.2，f＝0.1～2.2。高熵合金的制备方法如下：将金属MnFe合金、Cr、Co、Ni和Zr单质于真空度10‑3～10‑2Pa下熔炼；熔炼的具体操作是：a在真空度10‑3～10‑2Pa下以18～28kw的功率加热25～30min，待合金全部熔化后在1860～1880℃保温9～12min；然后浇铸冷却，得到合金锭；b将合金锭重复步骤a反复熔炼两次，即得到高熵合金。该高熵合金兼具高温高强度和塑性及室温高硬度，力学性能优异。

Description

一种CrMnFeCoNiZr高熵合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种兼具高温高强度和塑性及室温高硬度的高熵合金及其制备方法，属于金属材料领域。
背景技术
高熵合金是近年来在新的合金设计理念上发展起来的一类新型合金。它由五种或五种以上主要元素组成，可相应添加次要元素。每种主要元素摩尔含量＞5％，次要元素摩尔含量＜5％。区别于传统合金的单一主元，多主元的高熵合金具有独有的高熵效应，大晶格畸变效应，迟滞扩散效应以及鸡尾酒效应。这些特点使得高熵合金的综合力学性能优异，并且高熵合金突破了传统合金单一主元的发展限制，极大的拓宽了合金的研究范围。
目前，高熵合金的研究主要涉及合金成分设计，相形成机理，主要组成元素对合金组织，力学性能的影响，热处理对高熵合金组织和性能的影响，制备和应用等，例如，Al-Ti-V-Cr-Mn-Fe-Co-Ni-Cu，AlCrTiFeZnCu，CoCrFeNiTiAl，CrMnFeCoNi等。有研究表明CrMnFeCoNi合金在-200～20℃的力学性能比较优异，工程应变在0.7～0.55之间，对应的强度在1300～750MPa。但在一定温度范围内，随着温度的升高，应变逐渐降低，强度逐渐降低。在实际应用中，高熵合金不可避免地被用于高温环境下，因此对高熵合金在高温下的力学性能十分重要，而已有研究表明大多数高强度高熵合金一般塑性很差，而塑性优异的高熵合金一般强度较低，很难实现强度和塑性的匹配。
发明内容
针对现有高熵合金强塑性匹配差的问题，本发明的第一发明目的是提供一种兼具高温高强度和塑性及室温高硬度的高熵合金，所述高熵合金力学性能优异，强韧性匹配好。
本发明实现其第一发明目的所采取的技术方案是：一种CrMnFeCoNiZr高熵合金，由铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、锆(Zr)组成，所述高熵合金成分按摩尔比计为CraMnbFecCodNieZrf，其中a,b,c,d,e＝0.7～1.2，f＝0～2.2。
本发明的第二发明目的是提供一种兼具高温高强度和塑性及室温高硬度的高熵合金的制备方法，所述方法简单可靠，安全性好，成本低。
本发明实现其第二发明目的所采取的技术方案是：一种上述CrMnFeCoNiZr高熵合金的制备方法，所述方法具体操作如下：
将金属Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质置于熔炼炉内，于真空度10-3～10-2Pa下进行熔炼，其中各组分的摩尔比计为CraMnbFecCodNieZrf，a,b,c,d,e＝0.7～1.2，f＝0.1～2.2；
所述熔炼的具体操作是：a、在真空度10-3～10-2Pa下以18～28kw的功率加热25～30min，待合金全部熔化后在1860～1880℃保温9～12min；然后浇铸，冷却，得到合金锭；b、将合金锭重复步骤a反复熔炼两次，即得到高熵合金。
本发明所述熔炼炉为额定频率为10～50Hz中频真空感应熔炼炉。
进一步，本发明所述Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质的纯度均≥99.8wt％。
纯度≥99.8wt％的单质或中间合金杂质比较少，避免了熔炼之后合金中出现有害的异质相而影响其力学性能，保证了最终制备的高熵合金的力学性能。
更进一步，本发明所述将金属Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质置于熔炼炉之前对所有金属单质和合金进行清洗除杂，其具体步骤是：先利用60号SiC砂纸和砂轮机去除Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质表面的杂质与氧化物，然后依次用丙酮和酒精清洗；对Zr单质依次用丙酮和酒精清洗。
使用上述这种方法清洗除杂，不仅去除了单质或中间合金表面的杂质，而且也除掉了表面的有机物污染，保证了后期制备的合金质量。
进一步，本发明所述将金属Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质置于熔炼炉内时将MnFe合金放在熔炼炉内坩埚的底部。
MnFe合金中的Mn会发生挥发，把MnFe合金放在熔炼炉内坩埚的底部可以避免MnFe合金中的Mn会发生挥发。
本发明的原理是：Cr,Mn,Fe,Co,Ni合金熔液在冷却过程中会形成稳定的FCC固溶体，此种单一晶体结构的合金相对来说塑性比较好，但是强度略低。本发明通过将金属Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质置于熔炼炉内进行熔炼，在Cr,Mn,Fe,Co,Ni金属合金中加入相对原子半径较大，电负性相对较小的Zr元素，由于Zr元素的原子半径相对较大，在固溶体中形成了较大的晶格畸变效应，提高了合金强度。同时，由于Zr元素的电负性相对较负，容易与Fe或Co形成金属间化合物，弥散分布于FCC晶体结构中，提高了合金的强度。这种方法基本未降低合金的塑性，却大大提高了合金的强度。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
一、本发明所述高熵合金的力学性能优异，强塑性匹配较好；现有研究中，五元或以上高熵合金1000℃以上的抗压强度基本上都在64～160MPa，塑性大概在真应变0.5时就会被压裂。而本发明的抗压强度提高到了125～372MPa，真应变0.7的时候样品表面也没有出现裂纹，塑性和强度匹配较好。
二、本发明所述制备方法简单可靠，选用的几种元素均无毒且获取方便，安全性好，经济价值高。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明对比例及各实施例高熵合金的X射线衍射(XRD)谱图。
图2为本发明对比例CraMnbFecCodNieZrf高熵合金的光学显微镜照片。
图3为本发明对比例CraMnbFecCodNieZrf高熵合金的扫描电子显微镜(SEM)照片。
图4为本发明实施例一CraMnbFecCodNieZrf高熵合金光学显微镜照片。
图5为本发明实施例一CraMnbFecCodNieZrf高熵合金的扫描电子显微镜(SEM)照片。
图6为本发明实施例二CraMnbFecCodNieZrf高熵合金光学显微镜照片。
图7为本发明实施例二CraMnbFecCodNieZrf高熵合金的扫描电子显微镜(SEM)照片。
图8为本发明实施例三CraMnbFecCodNieZrf高熵合金光学显微镜照片。
图9为本发明实施例三CraMnbFecCodNieZrf高熵合金的扫描电子显微镜(SEM)照片。
图10为本发明对比例及各实施例CraMnbFecCodNieZrf高熵合金1100℃恒应变率0.1s-1的实验数据绘图。
图1中横坐标代表x射线的入射角度的两倍，纵坐标intensity代表衍射后X射线的强度；图10中横坐标strain代表应变，纵坐标stress代表应力。
具体实施方式
对所得高熵合金的组织结构表征和力学性能测试信息如下：
(1)物相分析：采用X射线衍射仪进行物相分析，工作电压和电流分别为40Kv和40mA，X射线源为CuKα(λ＝0.1540598nm)射线。
(2)微观组织：采用场发射扫描电子显微镜进行微观组织表征；
(3)恒应变率热压缩力学性能测试的具体方式是进行1100℃恒应变率压缩实验，应变率为0.1s-1；
(4)硬度分析：采用力学显微硬度计进行硬度表征。
对比例
一种CrMnFeCoNiZr高熵合金，由铬、锰、铁、钴、镍、锆组成，所述高熵合金成分按摩尔比计为CraMnbFecCodNieZrf，其中a,b,c,d,e＝1，f＝0。
上述CrMnFeCoNiZr高熵合金的制备方法，所述方法具体操作如下：
首先利用60号SiC砂纸和砂轮机去除Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质表面的杂质与氧化物，然后依次用丙酮和酒精清洗；对Zr单质依次用丙酮和酒精清洗；然后，将金属Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质置于熔炼炉内，将MnFe合金放在熔炼炉内坩埚的底部，于真空度10-3Pa下进行熔炼，其中各组分的摩尔比计为CraMnbFecCodNieZrf，a,b,c,d,e＝1，f＝0；
所述熔炼的具体操作是：a、在真空度10-3Pa下以23kw的功率加热25min，待合金全部熔化后在1860℃保温10min；然后浇铸，冷却，得到合金锭；b、将合金锭重复步骤a反复熔炼两次，即得到高熵合金。
本例中所述Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质的纯度均≥99.8wt％。
对本例的CraMnbFecCodNieZrf(a,b,c,d,e＝1，f＝0)高熵合金测试样进行物相分析，其X射线衍射(XRD)谱图如图1所示。从图中可知CraMnbFecCodNieZrf高熵合金组织结构为面心立方(FCC)固溶体相。
对本例的CraMnbFecCodNieZrf(a,b,c,d,e＝1，f＝0)测试样进行微观组织分析，其光学显微镜照片如图2所示，扫面电子显微镜(SEM)照片如图3所示，从图2和图3分析中可知，本例的CraMnbFecCodNieZrf为典型的树枝晶结构。
对本例的CraMnbFecCodNieZrf(a,b,c,d,e＝1，f＝0)高熵合金测试样进行高温恒应变率力学性能测试，其压缩真应力-应变曲线如图10所示，可知本例的CraMnbFecCodNieZrf(a,b,c,d,e＝1，f＝0)高熵合金的高温压缩强度为125.87Mpa，压缩率为50％。
对本例的CraMnbFecCodNieZrf高熵合金进行室温硬度测试，其HV硬度(维氏硬度)为157.62Gpa。
实施例一
一种CrMnFeCoNiZr高熵合金，由铬、锰、铁、钴、镍、锆组成，所述高熵合金成分按摩尔比计为CraMnbFecCodNieZrf，其中a,b,c,d,e＝1，f＝0.5。
上述CrMnFeCoNiZr高熵合金的制备方法，所述方法具体操作如下：
首先利用60号SiC砂纸和砂轮机去除Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质表面的杂质与氧化物，然后依次用丙酮和酒精清洗；对Zr单质依次用丙酮和酒精清洗；然后，将金属Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质置于熔炼炉内，将MnFe合金放在熔炼炉内坩埚的底部，于真空度10-3Pa下进行熔炼，其中各组分的摩尔比计为CraMnbFecCodNieZrf，a,b,c,d,e＝1，f＝0.5；
所述熔炼的具体操作是：a、在真空度10-3Pa下以23kw的功率加热25min，待合金全部熔化后在1860℃保温10min；然后浇铸，冷却，得到合金锭；b、将合金锭重复步骤a反复熔炼两次，即得到高熵合金。
本例中所述Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质的纯度均≥99.8wt％。
对本例的CraMnbFecCodNieZrf(a,b,c,d,e＝1，f＝0.5)高熵合金测试样进行物相分析，其X射线衍射(XRD)谱图如图1所示。从图中可知CraMnbFecCodNieZrf高熵合金组织结构由面心立方(FCC)固溶体相和少量的金属间化合物ZrCo2.9组成。
对本例的CraMnbFecCodNieZrf(a,b,c,d,e＝1，f＝0.5)测试样进行微观组织分析，其光学显微镜照片如图4所示，扫面电子显微镜(SEM)照片如图5所示，从图4和图5分析中可知，CraMnbFecCodNieZrf为典型的树枝晶结构。
对本例的CraMnbFecCodNieZrf(a,b,c,d,e＝1，f＝0.5)高熵合金测试样进行高温恒应变率力学性能测试，其压缩真应力-应变曲线如图10所示，可知CraMnbFecCodNieZrf(a,b,c,d,e＝1，f＝0.5)高熵合金的高温压缩强度高达221.08Mpa，压缩率为50％，无裂纹出现。与对比例相比，加入Zr元素，明显提高了高熵合金的高温压缩强度。
对本例的CraMnbFecCodNieZrf高熵合金进行室温硬度测试，其HV硬度为682.78Gpa。与对比例相比，加入Zr元素，明显提高了高熵合金的HV硬度。
实施例二
一种CrMnFeCoNiZr高熵合金，由铬、锰、铁、钴、镍、锆组成，所述高熵合金成分按摩尔比计为CraMnbFecCodNieZrf，其中a,b,c,d,e＝1，f＝1。
上述CrMnFeCoNiZr高熵合金的制备方法，所述方法具体操作如下：
首先利用60号SiC砂纸和砂轮机去除Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质表面的杂质与氧化物，然后依次用丙酮和酒精清洗；对Zr单质依次用丙酮和酒精清洗；然后，将金属Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质置于熔炼炉内，将MnFe合金放在熔炼炉内坩埚的底部，于真空度10-3Pa下进行熔炼，其中各组分的摩尔比计为CraMnbFecCodNieZrf，a,b,c,d,e＝1，f＝1；
所述熔炼的具体操作是：a、在真空度10-3Pa下以23kw的功率加热25min，待合金全部熔化后在1860℃保温10min；然后浇铸，冷却，得到合金锭；b、将合金锭重复步骤a反复熔炼两次，即得到高熵合金。
本例中所述Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质的纯度均≥99.8wt％。
对本例的CraMnbFecCodNieZrf(a,b,c,d,e＝1，f＝1)高熵合金测试样进行物相分析，其X射线衍射(XRD)谱图如图1所示。从图中可知CraMnbFecCodNieZrf高熵合金组织结构由面心立方(FCC)固溶体相和金属间化合物Fe2Zr或Co2Zr组成。
对本例的CraMnbFecCodNieZrf(a,b,c,d,e＝1，f＝1)测试样进行微观组织分析，其光学显微镜照片如图6所示，扫面电子显微镜(SEM)照片如图7所示，从图6和图7分析中可知，CraMnbFecCodNieZrf为典型的树枝晶结构。
对本例的CraMnbFecCodNieZrf(a,b,c,d,e＝1，f＝1)高熵合金测试样进行高温恒应变率力学性能测试，其压缩真应力-应变曲线如图10所示，可知CraMnbFecCodNieZrf(a,b,c,d,e＝1，f＝1)高熵合金的高温压缩强度高达372.41Mpa，压缩率为40％，样品表面无裂纹出现。可见随着加入的Zr元素增加，高熵合金的高温压缩强度进一步提高。
对本例的CraMnbFecCodNieZrf高熵合金进行室温硬度测试，其HV硬度为768.14Gpa。可见随着加入的Zr元素增加，高熵合金的HV硬度进一步提高。
实施例三
一种CrMnFeCoNiZr高熵合金，由铬、锰、铁、钴、镍、锆组成，所述高熵合金成分按摩尔比计为CraMnbFecCodNieZrf，其中a,b,c,d,e＝1，f＝2。
上述CrMnFeCoNiZr高熵合金的制备方法，所述方法具体操作如下：
首先利用60号SiC砂纸和砂轮机去除Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质表面的杂质与氧化物，然后依次用丙酮和酒精清洗；对Zr单质依次用丙酮和酒精清洗；然后，将金属Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质置于熔炼炉内，将MnFe合金放在熔炼炉内坩埚的底部，于真空度10-3Pa下进行熔炼，其中各组分的摩尔比计为CraMnbFecCodNieZrf，a,b,c,d,e＝1，f＝2；
所述熔炼的具体操作是：a、在真空度10-3Pa下以23kw的功率加热25min，待合金全部熔化后在1860℃保温10min；然后浇铸，冷却，得到合金锭；b、将合金锭重复步骤a反复熔炼两次，即得到高熵合金。
本例中所述Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质的纯度均≥99.8wt％。
对本例的CraMnbFecCodNieZrf(a,b,c,d,e＝1，f＝2)测试样进行微观组织分析，其光学显微镜照片如图8所示，扫面电子显微镜(SEM)照片如图9所示，从图8和图9分析中可知，CraMnbFecCodNieZrf为典型的树枝晶结构。
对本例的CraMnbFecCodNieZrf(a,b,c,d,e＝1，f＝2)高熵合金进行室温硬度测试，其HV硬度为794.23Gpa。可见加入的Zr元素从f＝1到f＝2，高熵合金的HV硬度变化不大，由此经过大量试验，发现当f＝0.1～2.2，即可达到本发明的目的，又避免了材料浪费，不影响合金其他有益性能。
实施例四
一种CrMnFeCoNiZr高熵合金，由铬、锰、铁、钴、镍、锆组成，所述高熵合金成分按摩尔比计为CraMnbFecCodNieZrf，其中a,b,c,d,e＝0.7，f＝0.1。
上述CrMnFeCoNiZr高熵合金的制备方法，所述方法具体操作如下：
首先利用60号SiC砂纸和砂轮机去除Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质表面的杂质与氧化物，然后依次用丙酮和酒精清洗；对Zr单质依次用丙酮和酒精清洗；然后，将金属Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质置于熔炼炉内，将MnFe合金放在熔炼炉内坩埚的底部，于真空度10-2Pa下进行熔炼，其中各组分的摩尔比计为CraMnbFecCodNieZrf，a,b,c,d,e＝0.7，f＝0.1；
所述熔炼的具体操作是：a、在真空度10-2Pa下以18kw的功率加热30min，待合金全部熔化后在1870℃保温12min；然后浇铸，冷却，得到合金锭；b、将合金锭重复步骤a反复熔炼两次，即得到高熵合金。
本例中所述Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质的纯度均≥99.8wt％。
实施例五
一种CrMnFeCoNiZr高熵合金，由铬、锰、铁、钴、镍、锆组成，所述高熵合金成分按摩尔比计为CraMnbFecCodNieZrf，其中a,b,c,d,e＝1.2，f＝2.2。
上述CrMnFeCoNiZr高熵合金的制备方法，所述方法具体操作如下：
首先利用60号SiC砂纸和砂轮机去除Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质表面的杂质与氧化物，然后依次用丙酮和酒精清洗；对Zr单质依次用丙酮和酒精清洗；然后，将金属Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质置于熔炼炉内，将MnFe合金放在熔炼炉内坩埚的底部，于真空度10-2Pa下进行熔炼，其中各组分的摩尔比计为CraMnbFecCodNieZrf，a,b,c,d,e＝1.2，f＝2.2；
所述熔炼的具体操作是：a、在真空度10-2Pa下以28kw的功率加热27min，待合金全部熔化后在1880℃保温9min；然后浇铸，冷却，得到合金锭；b、将合金锭重复步骤a反复熔炼两次，即得到高熵合金。
本例中所述Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质的纯度均≥99.8wt％。
实施例六
一种CrMnFeCoNiZr高熵合金，由铬、锰、铁、钴、镍、锆组成，所述高熵合金成分按摩尔比计为CraMnbFecCodNieZrf，其中a＝1.2，b,c,d,e＝0.7，f＝2.2。
上述CrMnFeCoNiZr高熵合金的制备方法，所述方法具体操作如下：
首先利用60号SiC砂纸和砂轮机去除Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质表面的杂质与氧化物，然后依次用丙酮和酒精清洗；对Zr单质依次用丙酮和酒精清洗；然后，将金属Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质置于熔炼炉内，将MnFe合金放在熔炼炉内坩埚的底部，于真空度10-3Pa下进行熔炼，其中各组分的摩尔比计为CraMnbFecCodNieZrf，a＝1.2，b,c,d,e＝0.7，f＝2.2；
所述熔炼的具体操作是：a、在真空度10-3Pa下以20kw的功率加热28min，待合金全部熔化后在1875℃保温10min；然后浇铸，冷却，得到合金锭；b、将合金锭重复步骤a反复熔炼两次，即得到高熵合金。
本例中所述Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质的纯度均≥99.8wt％。
实施例七
一种CrMnFeCoNiZr高熵合金，由铬、锰、铁、钴、镍、锆组成，所述高熵合金成分按摩尔比计为CraMnbFecCodNieZrf，其中a＝0.7，b,c,d,e＝1.2，f＝0.1。
上述CrMnFeCoNiZr高熵合金的制备方法，所述方法具体操作如下：
首先利用60号SiC砂纸和砂轮机去除Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质表面的杂质与氧化物，然后依次用丙酮和酒精清洗；对Zr单质依次用丙酮和酒精清洗；然后，将金属Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质置于熔炼炉内，将MnFe合金放在熔炼炉内坩埚的底部，于真空度10-3Pa下进行熔炼，其中各组分的摩尔比计为CraMnbFecCodNieZrf，a＝0.7，b,c,d,e＝1.2，f＝0.1；
所述熔炼的具体操作是：a、在真空度10-3Pa下以20kw的功率加热28min，待合金全部熔化后在1860℃保温10min；然后浇铸，冷却，得到合金锭；b、将合金锭重复步骤a反复熔炼两次，即得到高熵合金。
本例中所述Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质的纯度均≥99.8wt％。
实施例八
一种CrMnFeCoNiZr高熵合金，由铬、锰、铁、钴、镍、锆组成，所述高熵合金成分按摩尔比计为CraMnbFecCodNieZrf，其中a,b,c,d＝1.2，e＝0.7，f＝1.3。
上述CrMnFeCoNiZr高熵合金的制备方法，所述方法具体操作如下：
首先利用60号SiC砂纸和砂轮机去除Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质表面的杂质与氧化物，然后依次用丙酮和酒精清洗；对Zr单质依次用丙酮和酒精清洗；然后，将金属Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质置于熔炼炉内，将MnFe合金放在熔炼炉内坩埚的底部，于真空度10-3Pa下进行熔炼，其中各组分的摩尔比计为CraMnbFecCodNieZrf，a,b,c,d＝1.2，e＝0.7，f＝1.3；
所述熔炼的具体操作是：a、在真空度10-3Pa下以20kw的功率加热28min，待合金全部熔化后在1860℃保温10min；然后浇铸，冷却，得到合金锭；b、将合金锭重复步骤a反复熔炼两次，即得到高熵合金。
本例中所述Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质的纯度均≥99.8wt％。
实施例九
一种CrMnFeCoNiZr高熵合金，由铬、锰、铁、钴、镍、锆组成，所述高熵合金成分按摩尔比计为CraMnbFecCodNieZrf，其中a,b＝0.8，c,d,e＝1.2，f＝2.2。
上述CrMnFeCoNiZr高熵合金的制备方法，所述方法具体操作如下：
首先利用60号SiC砂纸和砂轮机去除Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质表面的杂质与氧化物，然后依次用丙酮和酒精清洗；对Zr单质依次用丙酮和酒精清洗；然后，将金属Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质置于熔炼炉内，将MnFe合金放在熔炼炉内坩埚的底部，于真空度10-3Pa下进行熔炼，其中各组分的摩尔比计为CraMnbFecCodNieZrf，a,b＝0.8，c,d,e＝1.2，f＝2.2；
所述熔炼的具体操作是：a、在真空度10-3Pa下以25kw的功率加热28min，待合金全部熔化后在1870℃保温10min；然后浇铸，冷却，得到合金锭；b、将合金锭重复步骤a反复熔炼两次，即得到高熵合金。
本例中所述Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质的纯度均≥99.8wt％。
实施例十
一种CrMnFeCoNiZr高熵合金，由铬、锰、铁、钴、镍、锆组成，所述高熵合金成分按摩尔比计为CraMnbFecCodNieZrf，其中a,b,c＝1.1，d,e＝0.8，f＝1.3。
上述CrMnFeCoNiZr高熵合金的制备方法，所述方法具体操作如下：
首先利用60号SiC砂纸和砂轮机去除Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质表面的杂质与氧化物，然后依次用丙酮和酒精清洗；对Zr单质依次用丙酮和酒精清洗；然后，将金属Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质置于熔炼炉内，将MnFe合金放在熔炼炉内坩埚的底部，于真空度10-3Pa下进行熔炼，其中各组分的摩尔比计为CraMnbFecCodNieZrf，a,b,c＝1.1，d,e＝0.8，f＝1.3；
所述熔炼的具体操作是：a、在真空度10-3Pa下以25kw的功率加热28min，待合金全部熔化后在1870℃保温10min；然后浇铸，冷却，得到合金锭；b、将合金锭重复步骤a反复熔炼两次，即得到高熵合金。
本例中所述Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质的纯度均≥99.8wt％。

Claims (5)

1.一种CrMnFeCoNiZr高熵合金，由铬、锰、铁、钴、镍、锆组成，所述高熵合金成分按摩尔比计为CraMnbFecCodNieZrf，其中a,b,c,d,e＝0.7～1.2，f＝0.1～2.2。
2.一种上述CrMnFeCoNiZr高熵合金的制备方法，所述方法具体操作如下：
将金属Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质置于熔炼炉内，于真空度10-3～10-2Pa下进行熔炼，其中各组分的摩尔比计为CraMnbFecCodNieZrf，a,b,c,d,e＝0.7～1.2，f＝0.1～2.2；
所述熔炼的具体操作是：a、在真空度10-3～10-2Pa下以18～28kw的功率加热25～30min，待合金全部熔化后在1860～1880℃保温9～12min；然后浇铸，冷却，得到合金锭；b、将合金锭重复步骤a反复熔炼两次，即得到高熵合金。
3.根据权利要求2所述的CrMnFeCoNiZr高熵合金的制备方法，其特征在于：所述Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质的纯度均≥99.8wt％。
4.根据权利要求2或3所述的CrMnFeCoNiZr高熵合金的制备方法，其特征在于：所述将金属Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质置于熔炼炉之前对所有金属单质和合金进行清洗除杂，其具体步骤是：先利用60号SiC砂纸和砂轮机去除Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质表面的杂质与氧化物，然后依次用丙酮和酒精清洗；对Zr单质依次用丙酮和酒精清洗。
5.根据权利要求2所述的CrMnFeCoNiZr高熵合金的制备方法，其特征在于：所述将金属Cr单质、MnFe合金、Co单质、Ni单质、Zr单质置于熔炼炉内时将MnFe合金放在熔炼炉内坩埚的底部。
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