CN112063894B - 一种放电等离子烧结制备沉淀强化高熵合金的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于放电等离子烧结和高熵合金领域，涉及一种沉淀强化的Al‑Ni‑Cr‑Fe‑V高熵合金的制备方法。本发明以Al‑Ni‑Cr‑Fe‑V粉末为原料，在放电等离子烧结过程中实现同步渗碳，得到的高熵合金强度高、塑性好。本发明通过组分和工艺参数的协同调控，制备出了性能优越的Al‑Ni‑Cr‑Fe‑V高熵合金。本发明工艺流程简单、可控，效率高。
Description
技术领域
本发明属于放电等离子烧结领域，涉及一种沉淀强化的Al-Ni-Cr-Fe-V高熵合金的制备方法。
背景技术
纳米沉淀物L12相的强化的高熵合金具有强度和延展性的良好组合。为了获得高密度的L12强化相，使用铸造法制备的高熵合金通常需要进行后续的机械热处理，工序复杂、经济效益差，对于工程应用产生阻碍。
对于常规合金，渗碳处理会导致间隙固溶体或碳化物沉淀的形成，实现硬度、耐磨性的显著提高。目前报道的高熵合金的渗碳处理主要采用固体渗碳法(把试样置于坩锅中，填满活性碳粉末压实后密封热处理)，有工序复杂，耗时费力的缺点，且没有涉及到拉伸性能的研究。
研究发现：在放电等离子烧结过程中，脉冲电流能驱使原子扩散，促进L12纳米粒子快速沉淀，能避免复杂的热处理工序；对于富含亲碳元素的合金，碳原子容易扩散进入烧结体，能达到类似固体渗碳处理的效果。基于此，本发明提供了一种放电等离子烧结制备沉淀强化高熵合金的方法，工艺流程简单、可控，效率高，有助于开发出成本合理、性能优越的新型高熵合金，以推动高熵合金逐步进入应用。
发明内容
发明目的：本发明针对现有制备沉淀强化高熵合金的不足，将气雾化制粉和放电等离子烧结相结合，通过调节烧结参数控制碳元素的渗入，提供一种效率高、工艺简单、所得产品性能优越的制备方法。
本发明一种放电等离子烧结制备沉淀强化高熵合金的方法，以Al-Ni-Cr-Fe-V预合金粉末为原料，在放电等离子烧结过程中同时渗碳后得到高熵合金。
作为优选方案，本发明一种放电等离子烧结制备沉淀强化高熵合金的方法；所述Al-Ni-Cr-Fe-V粉末为氩气雾化的Al-Ni-Cr-Fe-V预合金粉末。
作为较优方案，本发明一种放电等离子烧结制备沉淀强化高熵合金的方法；所述Al-Ni-Cr-Fe-V粉末以原子百分比包括下述组分：
Al:7～12％；
Cr:16～22％；
Fe:16～22％；
V:2～5％；
余量为Ni。
作为进一步的较优方案，本发明一种放电等离子烧结制备沉淀强化高熵合金的方法；所述Al-Ni-Cr-Fe-V粉末以原子百分比进一步优选为：
Al:9～10％；
Cr:18～20％；
Fe:18～20％；
V:3～4％；
余量为Ni。
作为更进一步的较优方案，本发明一种放电等离子烧结制备沉淀强化高熵合金的方法；所述Al-Ni-Cr-Fe-V粉末以原子百分比更进一步优选为：
Al:9.6％；
Cr:19.2％；
Fe:19.2％；
V:3.8％；
Ni：48.1％。
作为优选方案，本发明一种放电等离子烧结制备沉淀强化高熵合金的方法；所述Al-Ni-Cr-Fe-V粉末的粒度小于等于150μm、优选为小于等于100μm。
作为优选方案，本发明一种放电等离子烧结制备沉淀强化高熵合金的方法；所述高熵合金含有0.03～0.55wt％的C。
作为优选方案，本发明一种放电等离子烧结制备沉淀强化高熵合金的方法；所述高熵合金中C从表面到材料的芯部呈递减状态分布。
作为优选方案，本发明一种放电等离子烧结制备沉淀强化高熵合金的方法；放电等离子烧结时，采用石墨纸或Ta箔垫在烧结粉末和石墨模具之间。作为进一步的优选方案，上述优选为石墨纸。在本发明中，把石墨纸作为碳源以及控制SPS工艺的温度和时间，达到控碳的目的。由于碳控制得当，本发明所得产品的性能得到显著的提升。
作为优选方案，本发明一种放电等离子烧结制备沉淀强化高熵合金的方法，放电等离子烧结成形的工艺参数为：温度900～1200℃、优选为1100～1200℃，压力38～42MPa，保温时间为10～60min、优选为20～30min，进一步优选为30min。
作为优选方案，本发明一种放电等离子烧结制备沉淀强化高熵合金的方法，当采用石墨纸作为碳源，烧结温度为1200℃、压力为38～42MPa、保温时间为10～45min时，室温下所得产品的屈服强度为688～704MPa，抗拉强度为919～987MPa，延伸率为23～42％，维氏硬度为465～744HV，平均晶粒尺寸为13～22μm，密度为7.68～7.75g/cm3。
作为进一步的优选方案，本发明一种放电等离子烧结制备沉淀强化高熵合金的方法，当采用石墨纸作为碳源，烧结温度为1200℃、压力为38～42MPa、保温时间为10min时，室温下所得产品的屈服强度为688MPa，抗拉强度为926MPa，延伸率为42％，维氏硬度为465HV，平均晶粒尺寸为13-17μm，密度为7.68g/cm3；
当采用石墨纸作为碳源，烧结温度为1200℃、压力为38～42MPa、保温时间为30min时，室温下所得产品的屈服强度为704MPa，抗拉强度为987MPa，延伸率为32％；维氏硬度为744HV，平均晶粒尺寸为15-19μm，密度为7.75g/cm3；
当采用石墨纸作为碳源，烧结温度1200℃、压力38～42MPa、保温时间为45min时，所得产品的性能为屈服强度为685MPa，抗拉强度为919MPa，延伸率为23％。维氏硬度为549HV，平均晶粒尺寸为18～22μm，密度为7.68g/cm3；
当采用石墨纸作为碳源，烧结温度1100℃、压力38～42MPa、保温时间为10min时，所得产品的性能为室温拉伸性能为：屈服强度为705MPa，抗拉强度为889MPa，延伸率为16％。维氏硬度为376HV，平均晶粒尺寸为5～8μm，密度为7.67g/cm3；
当采用Ta箔隔离渗碳，烧结温度1200℃、压力38～42MPa、保温时间为10min时，所得产品的性能为室温拉伸性能为：屈服强度为740MPa，抗拉强度为893MPa，延伸率为14％。维氏硬度为354HV；
当采用Ta箔隔离渗碳，温度1200℃、压力38～42MPa、保温时间为30min时，所得产品的性能为室温拉伸性能为：屈服强度为685MPa，抗拉强度为919MPa，延伸率为26％；维氏硬度为374HV。
作为更进一步的优选方案，本发明一种放电等离子烧结制备沉淀强化高熵合金的方法，当采用石墨纸作为碳源，温度1200℃、压力40MPa、保温时间为30min时，所得产品室温下屈服强度为704MPa、抗拉强度为987MPa、延伸率为32％、维氏硬度为744HV、平均晶粒尺寸为15-19μm，密度为7.75g/cm3。
本发明的优点和积极效果：
本发明提出采用放电等离子烧结制备沉淀强化的Al-Ni-Cr-Fe-V高熵合金，具有以下优点和积极效果：
第一，采用放电等离子烧结制备沉淀强化的Al-Ni-Cr-Fe-V高熵合金，能快速实现致密化，避免烧结过程中晶粒的过度长大。
第二，放电等离子烧结产生的脉冲电流能加速原子移动，促进L12相的析出和碳原子的渗入。
第三，采用放电等离子烧结制备沉淀强化的Al-Ni-Cr-Fe-V高熵合金，工艺流程简单、效率高。
综上所述，本发明通过组分和工艺参数的协同调控，制备出了性能优越的Al-Ni-Cr-Fe-V高熵合金。本发明可以促进L12相的析出和碳原子的渗入，提高力学性能。
附图说明
附图1为对Al-Ni-Cr-Fe-V气雾化粉末采用放电等离子烧结，以石墨纸为碳源，在1200℃的烧结温度下保温30min制备的高熵合金的显微组织扫描电镜(SEM)图。
附图2为对Al-Ni-Cr-Fe-V气雾化粉末采用放电等离子烧结，以Ta箔隔离渗碳，在1200℃的烧结温度下保温30min制备的高熵合金的显微组织扫描电镜(SEM)图。
附图3为对Al-Ni-Cr-Fe-V气雾化粉末采用放电等离子烧结，以石墨纸为碳源，在1200℃的烧结温度下保温30min制备的高熵合金的电子背散射衍射(EBSD)的反极图(IPF)。
附图4为对Al-Ni-Cr-Fe-V气雾化粉末采用放电等离子烧结，以石墨纸为碳源，在1200℃的烧结温度下保温30min制备的高熵合金的透射电子成像(TEM)的明场像和选取电子衍射图(SAED)。
附图5是固溶处理后的[Liang Y J,Wang L,Wen Y,et al.High-content ductilecoherent nanoprecipitates achieve ultrastrong high-entropy alloys[J].Naturecommunications,2018,9(1):1-8.]熔铸法制备的Al0.5Cr0.9FeNi2.5V0.2高熵合金的晶粒形貌图。
附图6是在各种加工条件(将铸态合金在1200℃固溶处理24小时(记为ST)，然后水淬。再将经其在室温下分步冷轧，总轧制压下率为72％。最后，将轧制后的样品在600和700℃下时效1小时(记为600A和700A)，最后进行空气冷却)下制备Al0.5Cr0.9FeNi2.5V0.2 HEA的原位高能X射线衍射光谱图[Liang Y J,Wang L,Wen Y,et al.High-content ductilecoherent nanoprecipitates achieve ultrastrong high-entropy alloys[J].Naturecommunications,2018,9(1):1-8.]。
从附图1可以看出所得的高熵合金的晶界处富集碳元素。
从附图2可以看出所得的高熵合金的成分均匀，隔离渗碳效果明显。
从附图3可以看出，本专利所得的高熵合金晶粒尺寸相比较附图5所示的熔铸法制备的合金晶粒更为细小。
从附图4可以看出，大量的球形沉淀物均匀分布在FCC基体中，选区电子衍射图的超晶格衍射证实了沉淀物为L12相。
从附图5可以看出，ST为单相FCC合金，经过机械热处理后得到的600A和700A产生了L12相和BCC相。
从附表1可以看出，铸造法制备的试样柔软(屈服强度～274MPa)，而本发明制备的试样有较高的屈服强度，且仍然保持着较好的延伸率。
从附表1可以看出，同样烧结参数下，以石墨纸为碳源，制备的试样的屈服强度和延伸率均高于Ta箔隔离渗碳制得试样的。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。结合附图和具体实施例进行详细的说明：
室温拉伸性能测试：先用电火花切割在烧结合金块体上取出拉伸样品，将表面打磨以消除切割痕迹和氧化层对实验数据的影响。得到拉伸试样为狗骨头状，标距为8mm，宽度为3.4mm，厚度为1mm。采用美国Instron公司3369型万能试验机在室温下进行拉伸测试，选用的应变速率为2×10-3s-1。
对比例1：文献[Liang Y J,Wang L,Wen Y,et al.High-content ductilecoherent nanoprecipitates achieve ultrastrong high-entropy alloys[J].Naturecommunications,2018,9(1):1-8.]
采用纯金属(Al、Cr、Fe、Ni、V)在高纯氩气气氛下进行电弧熔炼，制备出Al0.5Cr0.9FeNi2.5V0.2合金锭。在制备过程中，铸锭至少翻转和重熔四次，以提高化学均匀性。这些中间合金锭随后铸入尺寸为50×13×30mm3的铜模中。为减少元素偏析，铸态合金在1200℃下溶液处理24小时，然后水淬。
合金的室温拉伸性能为：屈服强度为274MPa，抗拉强度为420MPa，延伸率为25％。平均晶粒尺寸约为771μm。
实施例1
筛取100μm以下的氩气雾化Al-Ni-Cr-Fe-V高熵合金粉末，在石墨模具和金属粉体之间垫一层石墨纸，将粉末在1200℃/40MPa进行放电等离子烧结，保温10min，得到合金块体，碳含量为0.1～0.2wt％。
合金的室温拉伸性能为：屈服强度为688MPa，抗拉强度为926MPa，延伸率为42％。维氏硬度为465HV，平均晶粒尺寸约为15μm，密度为7.68g/cm3。
实施例2
筛取100μm以下的氩气雾化Al-Ni-Cr-Fe-V高熵合金粉末，在石墨模具和金属粉体之间垫一层石墨纸，将粉末在1200℃/40MPa进行放电等离子烧结，保温30min，得到合金块体，碳含量为0.2～0.35wt％。
合金的室温拉伸性能为：屈服强度为704MPa，抗拉强度为987MPa，延伸率为32％。维氏硬度为744HV，平均晶粒尺寸约为17μm，密度为7.75g/cm3。
实施例3
筛取100μm以下的氩气雾化Al-Ni-Cr-Fe-V高熵合金粉末，在石墨模具和金属粉体之间垫一层石墨纸，将粉末在1200℃/40MPa进行放电等离子烧结，保温45min，得到合金块体，碳含量为0.35～0.55wt％。
合金的室温拉伸性能为：屈服强度为685MPa，抗拉强度为919MPa，延伸率为23％。维氏硬度为549HV，平均晶粒尺寸约为20μm，密度为7.68g/cm3。
实施例4
筛取100μm以下的氩气雾化Al-Ni-Cr-Fe-V高熵合金粉末，在石墨模具和金属粉体之间垫一层石墨纸，将粉末在1100℃/40MPa进行放电等离子烧结，保温10min，得到合金块体，碳含量为0.06～0.1wt％。
合金的室温拉伸性能为：屈服强度为705MPa，抗拉强度为889MPa，延伸率为16％。维氏硬度为376HV，平均晶粒尺寸约为7μm，密度为7.67g/cm3。
实施例5
筛取100μm以下的氩气雾化Al-Ni-Cr-Fe-V高熵合金粉末，在石墨模具和金属粉体之间垫一层Ta箔，将粉末在1200℃/40MPa进行放电等离子烧结，保温10min，得到合金块体，碳含量为0.03～0.06wt％。
合金的室温拉伸性能为：屈服强度为740MPa，抗拉强度为893MPa，延伸率为14％。维氏硬度为354HV。
实施例6
筛取100μm以下的氩气雾化Al-Ni-Cr-Fe-V高熵合金粉末，在石墨模具和金属粉体之间垫一层Ta箔，将粉末在1200℃/40MPa进行放电等离子烧结，保温30min，得到合金块体，碳含量为0.03～0.06wt％。
合金的室温拉伸性能为：屈服强度为685MPa，抗拉强度为919MPa，延伸率为26％。维氏硬度为374HV。
附表1为实施例中所得的Al-Ni-Cr-Fe-V高熵合金和熔铸法制备的Al-Ni-Cr-Fe-V高熵合金的室温下的力学性能表
Claims (7)
1.一种放电等离子烧结制备沉淀强化高熵合金的方法，其特征是：以Al-Ni-Cr-Fe-V预合金粉末为原料，在放电等离子烧结过程中同时渗碳后得到高熵合金；所述高熵合金中C从表面到材料的芯部呈递减状态分布；所述高熵合金含有0.03~0.55wt%的C；放电等离子烧结时，采用石墨纸作为碳源；放电等离子烧结成形的工艺参数为：温度900~1200℃、压力38MPa以上、保温时间为10~60min；
所述Al-Ni-Cr-Fe-V粉末以原子百分比包括下述组分：
Al:7~12%；
Cr:16~22%；
Fe:16~22%；
V: 2~5%；
余量为Ni。
2.根据权利要求1所述的放电等离子烧结制备沉淀强化高熵合金的方法，其特征在于：所述Al-Ni-Cr-Fe-V粉末为氩气雾化的Al-Ni-Cr-Fe-V预合金粉末。
3.根据权利要求1所述的放电等离子烧结制备沉淀强化高熵合金的方法，其特征在于：所述Al-Ni-Cr-Fe-V粉末的粒度小于等于150μm。
4.根据权利要求3所述的放电等离子烧结制备沉淀强化高熵合金的方法，其特征在于：所述Al-Ni-Cr-Fe-V粉末的粒度小于等于100μm。
5.根据权利要求1所述的放电等离子烧结制备沉淀强化高熵合金的方法，其特征在于：当采用石墨纸作为碳源，烧结温度为1200℃、压力为38~42MPa、保温时间为10~45min时，室温下所得产品的屈服强度为688~704MPa，抗拉强度为919~987MPa，延伸率为23~42%，维氏硬度为465~744HV，平均晶粒尺寸为13~22μm，密度为7.68~7.75g/cm3。
6.根据权利要求5所述的放电等离子烧结制备沉淀强化高熵合金的方法，其特征在于：
当采用石墨纸作为碳源，烧结温度为1200℃、压力为38~42MPa、保温时间为10min时，室温下所得产品的屈服强度为688MPa，抗拉强度为926MPa，延伸率为42%，维氏硬度为465HV，平均晶粒尺寸为13-17μm，密度为7.68g/cm3；
当采用石墨纸作为碳源，烧结温度为1200℃、压力为38~42MPa、保温时间为30min时，室温下所得产品的屈服强度为704MPa，抗拉强度为987MPa，延伸率为32%，维氏硬度为744HV，平均晶粒尺寸为15-19μm，密度为7.75g/cm3；
当采用石墨纸作为碳源，烧结温度1200℃、压力38~42MPa、保温时间为45min时，所得产品的性能为屈服强度为685MPa，抗拉强度为919MPa，延伸率为23%，维氏硬度为549HV，平均晶粒尺寸为18~22μm，密度为7.68g/cm3。
7.根据权利要求1所述的放电等离子烧结制备沉淀强化高熵合金的方法，其特征在于：
当采用石墨纸作为碳源，烧结温度1100℃、压力38~42MPa、保温时间为10min时，所得产品的性能为室温拉伸性能为：屈服强度为705MPa，抗拉强度为889MPa，延伸率为16%，维氏硬度为376HV，平均晶粒尺寸为5~8μm，密度为7.67g/cm3。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105397085A (zh) * | 2015-10-16 | 2016-03-16 | 中南大学 | 一种放电等离子烧结制备镍基粉末高温合金的方法 |
| CN105734324A (zh) * | 2016-03-04 | 2016-07-06 | 中南大学 | 一种粉末冶金高熵合金基复合材料的制备方法 |
| CN107130125A (zh) * | 2017-04-27 | 2017-09-05 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种高熵合金的制备方法 |
| US20180025794A1 (en) * | 2016-07-22 | 2018-01-25 | Westinghouse Electric Company Llc | Spray methods for coating nuclear fuel rods to add corrosion resistant barrier |
| CN109371267A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-02-22 | 常州翊迈新材料科技有限公司 | 一种兼具导电和超耐蚀功能的金属带材材料及其制备方法 |
| CN110257684A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-09-20 | 合肥工业大学 | 一种FeCrCoMnNi高熵合金基复合材料的制备工艺 |
-
2020
- 2020-08-13 CN CN202010814109.4A patent/CN112063894B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105397085A (zh) * | 2015-10-16 | 2016-03-16 | 中南大学 | 一种放电等离子烧结制备镍基粉末高温合金的方法 |
| CN105734324A (zh) * | 2016-03-04 | 2016-07-06 | 中南大学 | 一种粉末冶金高熵合金基复合材料的制备方法 |
| US20180025794A1 (en) * | 2016-07-22 | 2018-01-25 | Westinghouse Electric Company Llc | Spray methods for coating nuclear fuel rods to add corrosion resistant barrier |
| CN107130125A (zh) * | 2017-04-27 | 2017-09-05 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种高熵合金的制备方法 |
| CN109371267A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-02-22 | 常州翊迈新材料科技有限公司 | 一种兼具导电和超耐蚀功能的金属带材材料及其制备方法 |
| CN110257684A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-09-20 | 合肥工业大学 | 一种FeCrCoMnNi高熵合金基复合材料的制备工艺 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| High strength and ductility AlCrFeNiV high entropy alloy with hierarchically heterogeneous microstructure prepared by selective laser melting;Haili Yao et al.;《Journal of Alloys and Compounds》;20190910;第813卷;Introduction与Materials部分 * |
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