CN107699769A - 一种含铝的室温压缩超塑性的Fe‑Co‑Cr‑Ni高熵合金及其制备工艺 - Google Patents

一种含铝的室温压缩超塑性的Fe‑Co‑Cr‑Ni高熵合金及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于新材料领域，公开了一种含铝的室温压缩超塑性的Fe‑Co‑Cr‑Ni高熵合金及其制备工艺。该髙熵合金是将纯度为99.99wt%的Fe、纯度为99.99wt%的Co、纯度为99.99wt%的Cr、纯度为99.99wt%的Ni和纯度为99.99wt%的Al通过真空熔炼法进行熔炼，然后通过真空吸铸法制备成直径为5mm的高熵合金试样。该髙熵合金的成分为（FeCoCrNi）100‑xAlx（x=0.1，0.2，0.5 at%），具有室温压缩超塑性和面心立方结构，屈服强度为565.1~1119.2MPa，硬度为151.5~160.5HRC，腐蚀电位为‑0.1795~‑0.0046V，腐蚀电流密度为4.91×10‑5~1.22×10‑4A/cm2。

Description

一种含铝的室温压缩超塑性的Fe-Co-Cr-Ni高熵合金及其制 备工艺
技术领域
本发明涉及一种含铝的室温压缩超塑性的Fe-Co-Cr-Ni高熵合金及其制备工艺。
背景技术
高熵合金具有硬度高和塑性好、耐磨耐腐蚀性好、耐热性和回火抗性好以及加工硬化等特性，是一种极具工程应用前景的合金。面心立方固溶体型高熵合金虽然具有良好的塑性和韧性，但其强度和硬度还有待于进一步提高，微合金化是一种有效提高合金材料性能的方法。本发明采用微量铝添加提高面心立方固溶体型髙熵合金的性能，具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含铝的室温压缩超塑性的Fe-Co-Cr-Ni高熵合金及其制备工艺。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：一种含铝的室温压缩超塑性的Fe-Co-Cr-Ni高熵合金，其特征在于：该髙熵合金的成分采用Fe、Co、Cr和Ni等元素为等原子比，添加铝的含量为0.1、0.2和0.5at%；一种含铝的室温压缩超塑性的Fe-Co-Cr-Ni高熵合金的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤:
将配好的料放入电弧炉的水冷铜坩埚中，抽真空到1×10-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-40Pa；
起弧熔炼Ti进行吸氧，然后在熔炼电流为5A的条件下熔炼高纯原材料6次，每次熔炼2分钟；
待真空室冷却后将母合金取出，并将坩埚清洗干净，将母合金表面用砂纸打磨干净；
将打磨干净的母合金放入电弧炉的坩埚中，并安装好内孔直径为5mm的水冷铜模；
抽真空到1×10-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-60Pa，然后熔炼Ti进行吸气，并对母合金进行熔炼并吸铸，即可获得直径为5mm的合金棒。
本发明制成的产品分别用X射线衍射仪（XRD）检测材料的晶态结构、万能试验机测试力学性能、洛氏硬度计测量硬度、电化学工作站测量腐蚀性能。
本发明的髙熵合金的化学成分为（FeCoCrNi）100-xAlx（x=0.1，0.2，0.5 at%），具有面心立方结构和室温压缩超塑性；屈服强度为565.1~1119.2MPa，硬度为151.5~160.5HRC，腐蚀电位为-0.1795~-0.0046V，腐蚀电流密度为4.91×10-5~1.22×10-4A/cm2。
具体实施方式
下面根据具体实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
用分析天平称取铁4.9515g、钴5.2252g、铬4.6101g、镍5.2036g和铝0.0096g，放入电弧炉的水冷铜坩埚中，抽真空到1×10-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-40Pa；起弧熔炼Ti进行吸氧，然后在熔炼电流为5A的条件下熔炼高纯原材料6次，每次熔炼2分钟；待真空室冷却后将母合金取出，并将坩埚清洗干净，将母合金表面用砂纸打磨干净；将打磨干净的母合金放入电弧炉的坩埚中，并安装好内孔直径为5mm的水冷铜模；抽真空到1×10-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-60Pa，然后熔炼Ti进行吸气，并对母合金进行熔炼并吸铸，即可获得直径为5mm的合金棒。该合金为完全的面心立方结构，表现出室温压缩超塑性，屈服强度为565.1MPa，硬度为151.5HRC，腐蚀电位为-0.0046V，腐蚀电流密度为1.22×10-4A/cm2。
实施例2
用分析天平称取铁4.9492g、钴5.2227g、铬4.6079g、镍5.2011g和铝0.0192g，放入电弧炉的水冷铜坩埚中，抽真空到1×10-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-40Pa；起弧熔炼Ti进行吸氧，然后在熔炼电流为5A的条件下熔炼高纯原材料6次，每次熔炼2分钟；待真空室冷却后将母合金取出，并将坩埚清洗干净，将母合金表面用砂纸打磨干净；将打磨干净的母合金放入电弧炉的坩埚中，并安装好内孔直径为5mm的水冷铜模；抽真空到1×10-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-60Pa，然后熔炼Ti进行吸气，并对母合金进行熔炼并吸铸，即可获得直径为5mm的合金棒。该合金为完全的面心立方结构，表现出室温压缩超塑性，屈服强度为1053.5MPa，硬度为155.5HRC，腐蚀电位为-0.0227V，腐蚀电流密度为4.91×10-5A/cm2。
实施例3
用分析天平称取铁4.9420g、钴5.2151g、铬4.6012g、镍5.1936g和铝0.0480g，放入电弧炉的水冷铜坩埚中，抽真空到1×10-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-40Pa；起弧熔炼Ti进行吸氧，然后在熔炼电流为5A的条件下熔炼高纯原材料6次，每次熔炼2分钟；待真空室冷却后将母合金取出，并将坩埚清洗干净，将母合金表面用砂纸打磨干净；将打磨干净的母合金放入电弧炉的坩埚中，并安装好内孔直径为5mm的水冷铜模；抽真空到1×10-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-60Pa，然后熔炼Ti进行吸气，并对母合金进行熔炼并吸铸，即可获得直径为5mm的合金棒。该合金为完全的面心立方结构，表现出室温压缩超塑性，屈服强度为1119.1MPa，硬度为160.5HRC，腐蚀电位为-0.1795V，腐蚀电流密度为6.55×10-5A/cm2。

Claims (2)

1.一种含铝的室温压缩超塑性的Fe-Co-Cr-Ni高熵合金，其特征在于：该髙熵合金的化学成分为（FeCoCrNi）100-xAlx（x=0.1，0.2，0.5 at%），Fe、Co、Cr和Ni为等原子比，该合金具有室温压缩超塑性和面心立方结构；包括如下制备步骤:
将配好的料放入电弧炉的水冷铜坩埚中，抽真空到1×10-4Pa后再充入纯度为 99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-40Pa；
起弧熔炼Ti进行吸氧，然后在熔炼电流为5A的条件下熔炼高纯原材料6次，每次熔炼2 分钟；
待真空室冷却后将母合金取出，并将坩埚清洗干净，将母合金表面用砂纸打磨干净；
将打磨干净的母合金放入电弧炉的坩埚中，并安装好内孔直径为5mm的水冷铜模；
抽真空到1×10-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-60Pa，然 后熔炼Ti进行吸气，并对母合金进行熔炼并吸铸，即可获得直径为5mm的合金棒。
2.如权利要求1所述的一种含铝的室温压缩超塑性的Fe-Co-Cr-Ni高熵合金，其特征在于：合金的屈服强度为565.1~1119.2MPa，硬度为151.5~160.5HRC，腐蚀电位为-0.1795~-0.0046V，腐蚀电流密度为4.91×10-5~1.22×10-4A/cm2。
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