CN110804712B - 一种含镁的高熵合金及其制备方法 - Google Patents

一种含镁的高熵合金及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含镁的高熵合金，按照质量百分比由以下组分组成，20‑30％Mg，18‑28％Fe，15‑25％Cr，5‑15％Co，10‑18％Ti和2‑10％Ni，以上组分的质量百分比之和为100％，本发明还公开了一种含镁的高熵合金的制备方法，采用本发明方法制备的高熵合金强度高，塑性好，易于加工。

Description

一种含镁的高熵合金及其制备方法
技术领域
本发明属于合金制造技术领域，涉及一种含镁的高熵合金及其制备方法。
背景技术
“高熵合金”是我国台湾学者叶均蔚基于20世纪90年代大块非晶合金而率先提出的，又称为多主元高熵合金，它是以五种或五种以上元素为主要组元，每种主组元都具有较高的原子百分比，但最大到35％，这完全颠覆了传统合金设计理念。
目前，人们主要研究的是高熵合金的制备方法、微观组织、性能、其中元素对合金组织及机械性能的影响和热处理条件下组织与性能的变化等。人们对该种合金的合金化过程机理和其中涉及到的许多科学问题还没有很深入的认识，总体而言，人们对它的研究还处于初级阶段。研究表明，高熵合金是一种可设计、可合成、可加工、可分析和可应用的新型材料，对它的研究具有前瞻性，富含学术研究及应用价值，它将会使我们的生活发生翻天覆地的变化。中国台湾清华大学与工研院最早开始相关的研究，现在已在一些方面取得较大成果，例如：多主元高功能合金镀膜性能的研究、合金相图模拟的研究、高熵合金的充放电性能的研究、多元高功能合金清净化研究和熔炼与锻压技术开发研究等。
镁是一种轻质有延展性的银白色金属，因在空气中易于被氧化，常被制作成镁合金来使用，镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金，密度小(1.8g/cm3镁合金左右)，比强度高，比弹性模量大，散热好，消震性好，但现有镁合金可塑性较差，加工难度较高，而且耐腐蚀性较差。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种含镁的高熵合金，解决了现有镁合金可塑性差，加工难度较高的问题。
本发明的另一个目的是提供一种含镁的高熵合金的制备方法。
本发明所采用的第一技术方案是，一种含镁的高熵合金，按照质量百分比由以下组分组成，20-30％Mg，18-28％Fe，15-25％Cr，5-15％Co，10-18％Ti和2-10％Ni，以上组分的质量百分比之和为100％。
本发明所采用的第二技术方案是，一种含镁的高熵合金的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按照质量百分比分别称取以下组分，20-30％Mg，18-28％Fe，15-25％Cr，5-15％Co，10-18％Ti和2-10％Ni，以上组分的质量百分比之和为100％；
步骤2：将步骤1称取的组分放入真空电弧炉的水冷铜坩埚中，封闭真空电弧炉；
步骤3：对真空电弧炉进行抽真空处理，抽真空至0.8～1.4×10-3Pa时，再向真空电弧炉中通入氩气，使炉内外压强相等；
步骤4：引弧，以弧光放电的热量来熔化水冷铜坩埚中的组分；
步骤5：使熔化后的试样随炉冷却至室温，即制成含镁的高熵合金。
本发明的技术特征还在于，
步骤2中，在将步骤1称取的组分放入真空电弧炉的水冷铜坩埚中前，先将步骤1称取的组分分别放入丙酮和酒精中超声波清洗20min-30min，然后烘干。
步骤2中，将步骤1称取的组分，按各组分的熔点，由低到高依次放入真空电弧炉的水冷铜坩埚中。
步骤4的具体过程为引燃电弧，在水冷铜坩埚中建立一定深度的熔池，将引弧电流逐渐增大至230A-280A，熔炼15min-40min，再减小引弧电流。
本发明的有益效果是，采用Mg、Fe、Cr、Co、Ti和Ni组成高熵合金，形成的合金既具有Mg的特性，又具有Fe、Cr、Co、Ti和Ni的特性，具备较高的强度、较好的塑性和较低的重量，可广泛用于航空航天设备制造中。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种含镁的高熵合金，按照质量百分比由以下组分组成，20-30％Mg，18-28％Fe，15-25％Cr，5-15％Co，10-18％Ti和2-10％Ni，以上组分的质量百分比之和为100％。
本发明一种含镁的高熵合金的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1：按照质量百分比分别称取以下组分，20-30％Mg，18-28％Fe，15-25％Cr，5-15％Co，10-18％Ti和2-10％Ni，以上组分的质量百分比之和为100％；
步骤2：将步骤1称取的组分分别放入丙酮和酒精中超声波清洗20min-30min，然后烘干，再按各组分的熔点，由低到高依次放入真空电弧炉的水冷铜坩埚中，封闭真空电弧炉；
步骤3：对真空电弧炉进行抽真空处理，抽真空至0.8～1.4×10-3Pa时，再向真空电弧炉中通入氩气，使炉内外压强相等；
步骤4：引弧，即引燃电弧，以弧光放电的热量来熔化水冷铜坩埚中的组分，在水冷铜坩埚中建立一定深度的熔池，将引弧电流逐渐增大至230A-280A，熔炼15min-40min，再减小引弧电流；
步骤5：使熔化后的试样随炉冷却至室温，即制成含镁的高熵合金。
实施例1
制备一种含镁的高熵合金的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1：按照质量百分比分别称取以下组分，Mg20％，20％Fe，17％Cr，15％Co，18％Ti和10％Ni，以上组分的质量百分比之和为100％；
步骤2：将步骤1称取的组分分别放入丙酮和酒精中超声波清洗20min，然后烘干，再按各组分的熔点，由低到高依次放入真空电弧炉的水冷铜坩埚中，封闭真空电弧炉；
步骤3：对真空电弧炉进行抽真空处理，抽真空至0.8×10-3Pa时，再向真空电弧炉中通入氩气，使炉内外压强相等；
步骤4：引弧，即引燃电弧，以弧光放电的热量来熔化水冷铜坩埚中的组分，在水冷铜坩埚中建立一定深度的熔池，将引弧电流逐渐增大至230A，熔炼15min，再减小引弧电流；
步骤5：使熔化后的试样随炉冷却至室温，即制成含镁的高熵合金。
实施例2
制备一种含镁的高熵合金的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1：按照质量百分比分别称取以下组分，Mg25％，23％Fe，25％Cr，12％Co，10％Ti和5％Ni，以上组分的质量百分比之和为100％；
步骤2：将步骤1称取的组分分别放入丙酮和酒精中超声波清洗25min，然后烘干，再按各组分的熔点，由低到高依次放入真空电弧炉的水冷铜坩埚中，封闭真空电弧炉；
步骤3：对真空电弧炉进行抽真空处理，抽真空至1×10-3Pa时，再向真空电弧炉中通入氩气，使炉内外压强相等；
步骤4：引弧，即引燃电弧，以弧光放电的热量来熔化水冷铜坩埚中的组分，在水冷铜坩埚中建立一定深度的熔池，将引弧电流逐渐增大至250A，熔炼20min，再减小引弧电流；
步骤5：使熔化后的试样随炉冷却至室温，即制成含镁的高熵合金。
实施例3
制备一种含镁的高熵合金的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1：按照质量百分比分别称取以下组分，Mg30％，18％Fe，20％Cr，15％Co，15％Ti和2％Ni，以上组分的质量百分比之和为100％；
步骤2：将步骤1称取的组分分别放入丙酮和酒精中超声波清洗30min，然后烘干，再按各组分的熔点，由低到高依次放入真空电弧炉的水冷铜坩埚中，封闭真空电弧炉；
步骤3：对真空电弧炉进行抽真空处理，抽真空至1.4×10-3Pa时，再向真空电弧炉中通入氩气，使炉内外压强相等；
步骤4：引弧，即引燃电弧，以弧光放电的热量来熔化水冷铜坩埚中的组分，在水冷铜坩埚中建立一定深度的熔池，将引弧电流逐渐增大至280A，熔炼30min，再减小引弧电流；
步骤5：使熔化后的试样随炉冷却至室温，即制成含镁的高熵合金。

Claims (4)

1.一种含镁的高熵合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：按照质量百分比分别称取以下组分，20-30％Mg，18-28％Fe，15-25％Cr，5-15％Co，10-18％Ti和2-10％Ni，以上组分的质量百分比之和为100％；
步骤2：将步骤1称取的组分放入真空电弧炉的水冷铜坩埚中，封闭真空电弧炉；
步骤3：对真空电弧炉进行抽真空处理，抽真空至0.8～1.4×10-3Pa时，再向真空电弧炉中通入氩气，使炉内外压强相等；
步骤4：引弧，以弧光放电的热量来熔化水冷铜坩埚中的组分；
步骤5：使熔化后的试样随炉冷却至室温，即制成含镁的高熵合金。
2.根据权利要求1所述的一种含镁的高熵合金的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，在将步骤1称取的组分放入真空电弧炉的水冷铜坩埚中前，先将步骤1称取的组分分别放入丙酮和酒精中超声波清洗20min-30min，然后烘干。
3.根据权利要求1所述的一种含镁的高熵合金的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，将步骤1称取的组分，按各组分的熔点，由低到高依次放入真空电弧炉的水冷铜坩埚中。
4.根据权利要求1所述的一种含镁的高熵合金的制备方法，其特征在于，所述步骤4的具体过程为引燃电弧，在水冷铜坩埚中建立一定深度的熔池，将引弧电流逐渐增大至230A-280A，熔炼15min-40min，再减小引弧电流。
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