CN113564445A - 一种高强度低成本铝铜铁铬镍高熵合金的制备方法 - Google Patents

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潘玥
程鹏
张小波
王帅
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Abstract

本发明涉及一种高强度低成本铝铜铁铬镍高熵合金的制备方法，能够大幅度提高铝铜铁铬镍高熵合金的综合力学性能，以满足工业及生活各个领域的要求。一种高强度低成本铝铜铁铬镍高熵合金的制备方法，该方法是采用如下步骤实现的：S1：原材料准备；S2：熔炼；S3：冷轧；S4：再结晶退火；S5：拉伸样品的切割、表面处理；S6：用拉伸样品进行室温拉伸性能测试。本发明通过轧制与再结晶退火结合的方法明显提高了低成本铝铜铁铬镍高熵合金的强度，抗拉强度由455MPa提升至827MPa，改善变了其力学性能，以满足工业及生活各个领域的要求。

Description

一种高强度低成本铝铜铁铬镍高熵合金的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强度低成本铝铜铁铬镍高熵合金的制备方法，属于高熵合金强化改性技术领域。
背景技术
2004年，叶均蔚等人提出一类新的合金，即高熵合金。高熵合金由于其独特的微观结构和优异的性能而备受关注，例如高温机械性能、腐蚀性能、耐磨性、低温断裂韧性等。然而其中大多数含有高浓度的昂贵金属钴，极大地限制了高熵合金的应用。因此，无钴高熵合金的开发具有重要意义。然而，铸态低成本高熵合金具有缩孔缩松、成分偏析等缺陷，强化其力学性能以满足实际应用迫在眉睫。
发明内容
发明目的
本发明的目的在于提供一种高强度低成本铝铜铁铬镍高熵合金的制备方法，大幅度提高铝铜铁铬镍高熵合金的综合力学性能。
技术方案
一种高强度低成本铝铜铁铬镍高熵合金的制备方法，该方法是采用如下步骤实现的：
S1：原材料准备：分别取分析纯的铝、铜、铁、铬、镍颗粒，打磨表面氧化物后使用无水乙醇在超声波设备中清洗，清洗后干燥，而后用电子天平分别称量，铝、铜、铁、铬、镍的原子比为0.3：1：1：1：2；
S2：熔炼：使用真空电弧熔炼炉在氩气气氛下熔炼高熵合金原材料，由此得到铸态铝铜铁铬镍高熵合金；
S3：冷轧：首先用电火花线切割机切割铸态铝铜铁铬镍高熵合金，得到厚度为6mm的冷轧样品，并用砂纸去除冷轧样品表面的氧化层；然后利用轧机在室温下轧制冷轧样品，轧制变形量为70%；
S4：再结晶退火：将步骤S3得到的铝铜铁铬镍高熵合金使用真空热处理炉进行再结晶退火处理，加热温度为900℃，保温时间为20h，而后水淬，由此得到铝铜铁铬镍高熵合金成品；
S5：拉伸样品的切割、表面处理：利用线切割机将步骤S4得到的铝铜铁铬镍高熵合金成品切割成标距为10mm的骨头状拉伸试样，并将所述拉伸试样的正反面、两个侧面均打磨、抛光；
S6：用拉伸样品进行室温拉伸性能测试。
进一步地，步骤S2中铝铜铁铬镍高熵合金的熔炼次数为4-5次。
进一步地，步骤S3中的轧制分多次进行，每次压下量为5%。
进一步地，步骤S6中室温拉伸性能测试是采用电子万能试验机来实现的。
有益效果
铸态低成本高熵合金具有缩孔缩松、成分偏析等缺陷，严重影响其力学性能，本发明通过轧制与再结晶退火结合的方法明显提高了低成本铝铜铁铬镍高熵合金（Al0.3CuFeCrNi2高熵合金）的强度，抗拉强度由455MPa提升至827MPa，改善了其力学性能，以满足工业及生活各个领域的要求。
附图说明
图1是本发明中铸态铝铜铁铬镍高熵合金、铝铜铁铬镍高熵合金成品的X射线衍射图谱；
图2是本发明中铸态铝铜铁铬镍高熵合金的金相图；
图3是本发明中铝铜铁铬镍高熵合金成品的金相图；
图4是本发明中铸态铝铜铁铬镍高熵合金、铝铜铁铬镍高熵合金成品的应力应变曲线。
具体实施方式
一种高强度低成本铝铜铁铬镍高熵合金的制备方法，该方法是采用如下步骤实现的：
S1：原材料准备：分别取分析纯的铝、铜、铁、铬、镍颗粒，打磨表面氧化物后使用无水乙醇在超声波设备中清洗30min，清洗后干燥，而后用电子天平分别称量，铝、铜、铁、铬、镍的原子比为0.3：1：1：1：2；
S2：熔炼：使用真空电弧熔炼炉在氩气气氛下熔炼高熵合金原材料，熔炼次数为4-5次，由此得到铸态铝铜铁铬镍高熵合金；本发明中熔炼工序采用常规参数来进行；
S3：冷轧：首先用电火花线切割机切割铸态铝铜铁铬镍高熵合金，得到厚度为6mm的冷轧样品，并用砂纸去除冷轧样品表面的氧化层；然后利用轧机在室温下轧制冷轧样品，轧制变形量为70%；轧制分多次进行，每次压下量为5%；
S4：再结晶退火：将步骤S3得到的铝铜铁铬镍高熵合金使用真空热处理炉进行再结晶退火处理，加热温度为900℃，保温时间为20h，而后水淬，由此得到铝铜铁铬镍高熵合金成品；
S5：拉伸样品的切割、表面处理：利用线切割机将步骤S2得到的铸态铝铜铁铬镍高熵合金、步骤S4得到的铝铜铁铬镍高熵合金成品分别切割成标距为10mm的骨头状拉伸试样，并将两个拉伸试样的正反面、两个侧面均打磨、抛光；
S6：铸态铝铜铁铬镍高熵合金、铝铜铁铬镍高熵合金成品的表征：
a) 将铸态铝铜铁铬镍高熵合金、铝铜铁铬镍高熵合金成品分别使用日本理学公司X射线衍射仪进行物相分析，检测时工作电压为40KV、工作电流为100mA，X射线源为Cu Kα射线（λ=0.1542nm）；检测结果如附图1所示；
b）将铸态铝铜铁铬镍高熵合金、铝铜铁铬镍高熵合金成品使用型号为Leica DMi8的金相显微镜进行微观组织表征，结果如附图2、附图3所示；
c) 用步骤S5制得的两种拉伸样品进行室温拉伸性能测试；拉伸性能测试使用型号为AG-X PLUS电子万能试验机来进行，并设定应变率为10-3s-1，两种拉伸试样测得的应力应变曲线如附图4所示。

Claims (4)

1.一种高强度低成本铝铜铁铬镍高熵合金的制备方法，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：
S1：原材料准备：分别取分析纯的铝、铜、铁、铬、镍颗粒，打磨表面氧化物后使用无水乙醇在超声波设备中清洗，清洗后干燥，而后用电子天平分别称量，铝、铜、铁、铬、镍的原子比为0.3：1：1：1：2；
S2：熔炼：使用真空电弧熔炼炉在氩气气氛下熔炼高熵合金原材料，由此得到铸态铝铜铁铬镍高熵合金；
S3：冷轧：首先用电火花线切割机切割铸态铝铜铁铬镍高熵合金，得到厚度为6mm的冷轧样品，并用砂纸去除冷轧样品表面的氧化层；然后利用轧机在室温下轧制冷轧样品，轧制变形量为70%；
S4：再结晶退火：将步骤S3得到的铝铜铁铬镍高熵合金使用真空热处理炉进行再结晶退火处理，加热温度为900℃，保温时间为20h，而后水淬，由此得到铝铜铁铬镍高熵合金成品；
S5：拉伸样品的切割、表面处理：利用线切割机将步骤S4得到的铝铜铁铬镍高熵合金成品切割成标距为10mm的骨头状拉伸试样，并将所述拉伸试样的正反面、两个侧面均打磨、抛光；
S6：用拉伸样品进行室温拉伸性能测试。
2.根据权利要求1所述的一种高强度低成本铝铜铁铬镍高熵合金的制备方法，其特征在于：步骤S2中铝铜铁铬镍高熵合金的熔炼次数为4-5次。
3.根据权利要求1所述的一种高强度低成本铝铜铁铬镍高熵合金的制备方法，其特征在于：步骤S3中的轧制分多次进行，每次压下量为5%。
4.根据权利要求1所述的一种高强度低成本铝铜铁铬镍高熵合金的制备方法，其特征在于：步骤S6中室温拉伸性能测试是采用电子万能试验机来实现的。
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