CN108315630A - 一种Fe-Co-Cr-Ni-C高熵合金及其制备工艺 - Google Patents

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蔡安辉
安琪
周果君
丁超义
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Hunan Institute of Science and Technology
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

本发明属于新材料领域，公开了一种Fe‑Co‑Cr‑Ni‑C高熵合金及其制备工艺。该高熵合金是将纯度为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%的含6wt%碳的铁碳合金通过真空熔炼法进行熔炼，然后通过真空吸铸法制备成厚度为2mm、宽度为10mm、长度为60mm的高熵合金试样。该高熵合金的成分为FeCoCrNiC0.5,其晶体结构为简单面心立方结构，拉伸屈服强度为174.4MPa，拉伸断裂强度为646.3MPa，断裂伸长率为77.4%，断面收缩率为65.7%，硬度为169.1HRC，腐蚀电位为0.053~0.154V，腐蚀电流密度为1.75×10‑5~2.46×10‑4A/cm2。

Description

一种Fe-Co-Cr-Ni-C高熵合金及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种Fe-Co-Cr-Ni-C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。本发明采用微量碳添加改善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Fe-Co-Cr-Ni-C高熵合金及其制备工艺。
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。
本发明的髙熵合金具有面心立方结构，其拉伸屈服强度为174.4MPa，拉伸断裂强度为646.3MPa，断裂伸长率为77.4%，断面收缩率为65.7%，硬度为169.1HRC，腐蚀电位为0.053~0.154V，腐蚀电流密度为1.75×10-5~2.46×10-4A/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7.6310g、钴8.6379g、铬7.6211g、镍8.6023g和铁碳合金0.5900g，放入电弧炉的坩埚中，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，然后熔炼Ti进行吸氧；在4A电流下熔炼合金6次，每次熔炼2分钟，待真空室冷却后将母合金取出，将坩埚用酒精清洗干净，用砂纸将母合金表面清理干净并用酒精加超声波进行清洗；将母合金放入电弧炉的坩埚中，并安装好内孔尺寸为2×10×100mm的水冷铜模；将真空腔抽真空到1×10-4Pa后再充入纯度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，即可获得尺寸为2×10×60mm的合金试样。该合金为完全的面心立方结构，其拉伸屈服强度为174.4MPa，拉伸断裂强度为646.3MPa，断裂伸长率为77.4%，断面收缩率为65.7%，硬度为169.1HRC，在1.0%HCl溶液中的腐蚀电位为0.154V，腐蚀电流密度为1.75×10-5A/cm2。
实施例2
用分析天平称取铁7.6310g、钴8.6379g、铬7.6211g、镍8.6023g和铁碳合金0.5900g，放入电弧炉的坩埚中，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，然后熔炼Ti进行吸氧；在4A电流下熔炼合金6次，每次熔炼2分钟，待真空室冷却后将母合金取出，将坩埚用酒精清洗干净，用砂纸将母合金表面清理干净并用酒精加超声波进行清洗；将母合金放入电弧炉的坩埚中，并安装好内孔尺寸为2×10×100mm的水冷铜模；将真空腔抽真空到1×10-4Pa后再充入纯度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，即可获得尺寸为2×10×60mm的合金试样。该合金为完全的面心立方结构，其拉伸屈服强度为174.4MPa，拉伸断裂强度为646.3MPa，断裂伸长率为77.4%，断面收缩率为65.7%，硬度为169.1HRC，在1.5%HCl溶液中的腐蚀电位为0.055V，腐蚀电流密度为1.34×10-4A/cm2。
实施例3
用分析天平称取铁7.6310g、钴8.6379g、铬7.6211g、镍8.6023g和铁碳合金0.5900g，放入电弧炉的坩埚中，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，然后熔炼Ti进行吸氧；在4A电流下熔炼合金6次，每次熔炼2分钟，待真空室冷却后将母合金取出，将坩埚用酒精清洗干净，用砂纸将母合金表面清理干净并用酒精加超声波进行清洗；将母合金放入电弧炉的坩埚中，并安装好内孔尺寸为2×10×100mm的水冷铜模；将真空腔抽真空到1×10-4Pa后再充入纯度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，即可获得尺寸为2×10×60mm的合金试样。该合金为完全的面心立方结构，其拉伸屈服强度为174.4MPa，拉伸断裂强度为646.3MPa，断裂伸长率为77.4%，断面收缩率为65.7%，硬度为169.1HRC，在2.0%HCl溶液中的腐蚀电位为0.53V，腐蚀电流密度为2.46×10-5A/cm2。

Claims (2)

1.一种Fe-Co-Cr-Ni-C高熵合金，其特征在于：该高熵合金的成分为FeCoCrNiC0.5，其晶体结构为简单面心立方结构，碳以纯度为99.99wt%的含6wt%碳的铁碳合金添加；包括如下制备步骤:
将配好的纯度为99.99wt%的Fe、Co、Cr、Ni和铁碳合金等原材料放入电弧炉的坩埚中， 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，然后熔炼 Ti进行吸氧；
在4A电流下熔炼合金6次，每次熔炼2分钟，待真空室冷却后将母合金取出，将坩埚用 酒精清洗干净，用砂纸将母合金表面清理干净并用酒精加超声波进行清洗；
将母合金放入电弧炉的坩埚中，并安装好内孔尺寸为2×10×100mm的水冷铜模；
将真空腔抽真空到1×10-4Pa后再充入纯度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，即可获得尺寸为2×10×60mm的 合金试样。
2.如权利要求1所述的一种Fe-Co-Cr-Ni-C高熵合金，其特征在于：该高熵合金的拉伸屈服强度为174.4MPa，拉伸断裂强度为646.3MPa，断裂伸长率为77.4%，断面收缩率为65.7%，硬度为169.1HRC，腐蚀电位为0.053~0.154V，腐蚀电流密度为1.75×10-5~2.46×10-4A/cm2。
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