CN114875289B - 一种耐高温抗辐照高熵合金及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温抗辐照高熵合金及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种耐高温抗辐照高熵合金及其制备方法，属于抗辐照金属材料领域。利用增材制造方法制备的耐高温抗辐照高熵合金的组分包括Ni、Cr、Fe、V和Ti。该高熵合金由面心立方结构的NiCrFeVTi固溶体相和点阵状分布的面心立方结构Ni3Ti相组成。面心立方结构的NiCrFeVTi固溶体相具有高度固溶的特点，晶格畸变较大，较好地抑制基体内位错运动和氦泡迁移及长大，具备较为优异的高温力学强度和抗辐照性能。同时，基体内呈点阵状分布的Ni3Ti相可以进一步抑制高温条件下位错运动和氦泡迁移及长大，并且其与基体的半共格界面对塑性的影响较小。该高熵合金同时具有良好的高温力学性能和抗辐照性能。

Description

一种耐高温抗辐照高熵合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及抗辐照金属材料技术领域，具体而言，涉及一种耐高温抗辐照高熵合金及其制备方法。
背景技术
抗辐照金属结构材料是应用于先进核反应堆的关键材料。其发展要求是在850℃及以上的服役条件(设计运行温度)下需同时具有优异的高温力学性能及抗辐照性能(主要为抗氦脆和肿胀性能)。目前主要的抗辐照金属结构材料为低活不锈钢和镍基高温合金。但是不锈钢高温力学性能不足，镍基高温合金的抗辐照性能不佳，直接影响到先进核反应堆的安全冗余和服役寿命，极大地限制了航天器核动力推进装置、空间核反应堆、船用核反应堆等先进核反应堆的发展。因此，研发新型耐高温抗辐照合金具有重大意义。
高熵合金具备占位无序和晶格有序的结构特点，多组元均匀混合能够增加系统的构型熵，并构建出熵驱动、热力学和动力学稳定的单相固溶体结构。同时高熵合金中多组元的原子半径存在差异，使得单相固溶体的晶格畸变程度很大，从而大幅提高原子/离子扩散的激活能，导致原子/离子扩散相当迟缓。高熵合金的高构型熵、严重的晶格畸变效应、迟滞扩散和性能上鸡尾酒效应，有望提高合金的高温力学性能和抗辐照性能。另外，高熵合金广泛的成分调制范围为抗辐照结构材料的研发和成分设计及相组织调控提供了更大的自由度。
现有的高熵合金多为单相且具有面心立方(FCC)或体心立方(BCC)结构的固溶体合金。FCC结构的高熵合金具有更好的抗辐照性能，但是其高温强度不足；BCC结构的高熵合金往往具有更好的高温强度，但是抗辐照性能不佳。同时，由于现有高熵合金过于单一的基体结构，无法抑制氦泡的形成和长大，使得其抗辐照性能(尤其是抗氦脆和肿胀性能)离先进核反应堆的关键结构材料的设计要求还有较大差距。
CN107675061A公开了一种含碳的Fe-Co-Cr-Ni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。基于微合金化的方法，通过微量碳添加来提高面心立方固溶体型高熵合金的强度和硬度。然而其室温拉伸屈服强度仅为368.5MPa，拉伸断裂强度仅为695.2MPa，其高温力学性能和抗辐照性能也未见报道。这主要是因为熔炼过程中微量碳添加虽然在高熵合金基体中形成碳化物析出相，但是其在熔炼过程中的析出是随机的，碳化物的尺寸和分布无法控制，导致碳化物的尺寸过大，分布过于松散或集中，无法有效地提高材料的抗辐照性能。另外，碳化物和基体界面呈非共格界面关系，界面润湿性不足，在拉伸过程(尤其是高温条件下)中极易在界面处形成微裂纹，导致材料强度和塑性大幅下降，造成高熵合金的高温力学性能不升反降。
发明内容
鉴于此，本发明提供了一种耐高温抗辐照高熵合金及其制备方法，该耐高温抗辐照高熵合金同时具有优异的高温力学性能和抗辐照性能。
以下针对本发明实施例的耐高温抗辐照高熵合金及其制备方法进行具体说明：
第一方面，本发明提供一种耐高温抗辐照高熵合金，所述耐高温抗辐照高熵合金的组分为NiaCrbFecVdTie，其中，a、b、c、d和e分别为各元素的摩尔百分比，25％≤a≤45％，10％≤b≤20％，25％≤c≤35％，5％≤d≤15％，5％≤e≤10％，且a+b+c+d+e＝100％。
示例性地，a为25、27、29、31、33、35、37、39、41、43或45。
示例性地，b为10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20。
示例性地，c为25、26、27、28、29、30、31、32、33、34或35。
示例性地，d为5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15。
示例性地，e为5、6、7、8、9或10。
所述耐高温抗辐照高熵合金由面心立方结构的NiCrFeVTi固溶体相和点阵状分布的面心立方结构Ni3Ti相组成。
所述Ni3Ti相的体积占耐高温抗辐照高熵合金总体积的10-50％。Ni3Ti相比例过低，则无法提供足够的辐照缺陷俘获位点，导致其抗辐照性能提升受限；比例过高则会造成材料塑性大幅下降，使得其高温力学性能不升反降。
所述Ni3Ti相的等效直径在1-5μm之间，平均间距在2-8μm之间。
第二方面，本发明实施例提供一种第一方面实施例的耐高温抗辐照高熵合金的制备方法，包括：
将Ni、Cr、Fe、V和Ti金属熔炼成合金锭，将合金锭制成粉末颗粒，利用增材制造方法进行打印，得到成品，成品由面心立方结构的NiCrFeVTi固溶体相和呈点阵状分布的面心立方结构的Ni3Ti相组成。
优选的，所述的耐高温抗辐照高熵合金的制备方法，包括如下步骤：
S1、将Ni、Cr、Fe、V和Ti按合金成分比例进行备料，并熔炼成合金锭；
S2、将所述合金锭制成粉末颗粒；
S3、利用增材制造方法对所述粉末颗粒进行打印，得到成品，所述成品以面心立方结构的NiCrFeVTi固溶体相为基体，以点阵状分布的面心立方结构的Ni3Ti相为第二相。
步骤S1具体为，将Ni、Cr、Fe、V和Ti按合金成分比例进行备料，然后再进行熔炼，制得铸锭。所述熔炼的温度为1500-1800℃。
步骤S3中，所述增材制造模式为送粉式。
步骤S3具体为，将所述合金粉末颗粒装入粉仓，利用送粉模式将粉末颗粒送在基板的特定位置，同步利用激光将粉末颗粒制备出所述成品。
所述的耐高温抗辐照合金在先进核反应堆中的应用也属于本发明的保护范围。
本发明耐高温抗辐照高熵合金以面心立方结构的NiCrFeVTi固溶体相为基体，该固溶体相具有高度固溶的特点，晶格畸变较大，较好地抑制基体内位错运动和氦泡迁移及长大，具备较为优异的高温力学强度和抗辐照性能。同时，基体内呈点阵状分布的Ni3Ti相可以进一步抑制高温条件下位错运动和氦泡迁移及长大，并且其与基体的半共格界面对塑性的影响较小。经本发明的发明人研究发现，NiCrFeVTi固溶体相和点阵状分布的Ni3Ti相对基体性能的提升具有协同效应，可以同时提高基体的高温力学性能和抗辐照性能。
所述点阵状Ni3Ti相的体积占耐高温抗辐照高熵合金总体积的10％、20％、30％、40％和50％中的任一者或者任意两者之间的范围。
Ni3Ti相的等效直径为1-5μm，例如为1μm、2μm、3μm、4μm和5μm中的任一者或者任意两者之间的范围。
所述Ni3Ti相的平均间距为2-8μm，例如为2μm、3μm、4μm、5μm，6μm，7μm和8μm中的任一者或者任意两者之间的范围。
在一些实施方案中，将粒径为50-150μm粉末颗粒进行烧结。
示例性地，粉末颗粒的粒径为50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm和150μm中的任一者或者任意两者之间的范围。其中，可采用雾化制粉的方式将合金锭制成粉末颗粒。
另外，可选地，Ni、Cr、Fe、V和Ti金属在去除氧化皮之后再进行熔炼。可选地，Ni、Cr、Fe、V和Ti金属原料的纯度均大于99.95％。
在一些实施方案中，将Ni、Cr、Fe、V和Ti金属熔炼成合金锭的步骤包括：
将Ni、Cr、Fe、V和Ti熔融，凝固后得到铸锭，将铸锭翻转多次并进行熔炼得到合金锭。
将铸锭翻转多次并进行熔炼，能够提高成分的分布均匀性。其中，本发明实施例中的多次指的是两次或两次以上。
可选地，本发明实施例可采用真空电弧加热的方式对金属元素进行加热熔融。在其他实施方案中，也可以采用其他加热方式，例如红外加热等，本发明实施例对加热方式不做限定。
在一些实施方案中，激光功率为1000-1700W。
示例性地，激光功率为1000W、1100W、1200W、1300W、1400W、1500W、1600W和1700W中的任一者或者任意两者之间的范围。
在一些实施方案中，激光扫描速率为8-14mm/s。
示例性地，激光扫描速率为8mm/s、9mm/s、10mm/s、11mm/s、12mm/s、13mm/s和14mm/s中的任一者或者任意两者之间的范围。
在一些实施方案中，送粉速度为0.8-1.4r/min。
示例性地，送粉速度为0.8r/min、0.9r/min、1r/min、1.1r/min、1.2r/min、1.3r/min和1.4r/min中的任一者或者任意两者之间的范围。
本发明的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供一种耐高温抗辐照高熵合金，耐高温抗辐照高熵合金的组分包括Ni、Cr、Fe、V和Ti，耐高温抗辐照高熵合金由面心立方结构的NiCrFeVTi固溶体相和点阵状分布的面心立方结构Ni3Ti相组成。
第二方面，本发明实施例提供一种第一方面实施例的耐高温抗辐照高熵合金的制备方法，包括：
利用电弧熔炼将Ni、Cr、Fe、V和Ti单质金属块熔炼成合金锭，并将合金锭制成粉末颗粒，再利用增材制造方法制备出所述高熵合金。
将熔炼得到的合金锭制成粉末颗粒，利用增材制造方法将粒径为50-150μm的粉末颗粒进行打印，得到成品。增材制造的主要工艺参数为激光功率1000-1700W，激光扫描速率8-14mm/s和送粉速度0.8-1.4r/min。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明通过比较实验，发现选择原子半径相近的Ni、Cr、Fe、V和Ti元素，在快速冷却时易于形成高度固溶的NiCrFeVTi固溶体相，同时Ni和Ti可以原位生成点阵状分布的Ni3Ti相；
2、本发明耐高温抗辐照高熵合金中以高度固溶的面心立方结构的NiCrFeVTi固溶体相为基体，以点阵状分布的面心立方结构的Ni3Ti相为第二相，两者之间具有半共格界面关系，可以协同提升合金的高温力学性能和抗辐照性能；
3、利用电弧熔炼将Ni、Cr、Fe、V和Ti单质金属块熔炼成合金锭，并将合金锭制成粉末颗粒，再利用增材制造方法制备出所述高熵合金。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例1制得的耐高温抗辐照高熵合金的XRD图；
图2为本发明实施例2制得的耐高温抗辐照高熵合金的XRD图；
图3为本发明实施例3制得的耐高温抗辐照高熵合金的XRD图；
图4为本发明实施例1制得的耐高温抗辐照高熵合金的SEM图；
图5为本发明实施例2制得的耐高温抗辐照高熵合金的SEM图；
图6为本发明实施例3制得的耐高温抗辐照高熵合金的SEM图；
图7为本发明对比例1制得的铸态高熵合金的SEM图；
图8为本发明对比例2制得的铸态高熵合金的SEM图；
图9为本发明对比例3制得的高熵合金的SEM图；
图10为本发明对比例4制得的高熵合金的SEM图；
图11为本发明实施例1、实施例2和实施例3及对比例1、对比例2、对比例3和对比例4制得的高熵合金的室温力学性能比对图；
图12为本发明实施例1、实施例2和实施例3及对比例1、对比例2、对比例3和对比例4制得的高熵合金的850℃高温力学性能比对图；
图13为本发明实施例1制得的高熵合金在850℃氦离子辐照后基体内氦泡的分布图；
图14为本发明对比例1制得的高熵合金在850℃氦离子辐照后基体内氦泡的分布图；
图15为本发明实施例1、实施例2和实施例3及对比例1、对比例2、对比例3和对比例4制得的高熵合金在850℃氦离子辐照后基体内氦泡平均尺寸和数量密度的比对图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。
下结合实施例对本发明的耐高温抗辐照高熵合金及其制备方法作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种耐高温抗辐照高熵合金，其Ni，Fe成分在上区间，Cr和Ti成分在下区间，增材制造工艺参数在下区间，其制备方法包括以下步骤：
S1：将Ni、Cr、Fe、V和Ti金属去除表面氧化皮之后按照合金成分比例进行称量，将称量好的Ni、Cr、Fe、V和Ti金属加入真空电弧炉中，熔炼至所有金属完全熔融并熔合均匀为止；其中，Ni、Cr、Fe、V和Ti的摩尔分数分别为40：10：35：10：5，熔炼温度为1700℃；
S2：使用机械手将熔融并凝固后的铸锭翻转并进行再次熔炼，再次熔炼温度为1700℃，如此循环4次，得到合金锭；
S3:将合金锭制粉，得到粒径为50-150μm的粉末颗粒，制粉工艺采用气雾化制粉；
S3：利用增材制造方法将粉末颗粒制备出成品，即将所述合金粉末颗粒装入粉仓，利用送粉模式将粉末颗粒送在基板的特定位置，同步利用激光将粉末颗粒制备出所述成品，其中激光功率为1000W，扫描速率为8mm/s，送粉速度为0.8r/min，得到含有面心立方结构的NiCrFeVTi固溶体相和点阵状面心立方结构的Ni3Ti相的成品。该耐高温抗辐照高熵合金的组分为Ni40Cr10Fe35V10Ti5。
实施例2
本实施例提供一种高熵合金，其材料组分与实施例1不同，其Ni，Fe成分在下区间，Cr和Ti成分在上区间，增材制造工艺参数相同。其制备方法包括以下步骤：
S1：将Ni、Cr、Fe、V和Ti金属去除表面氧化皮之后按照合金成分比例进行称量，将称量好的Ni、Cr、Fe、V和Ti金属加入真空电弧炉中，熔炼至所有金属完全熔融并熔合均匀为止；其中，Ni、Cr、Fe、V和Ti的摩尔分数分别为30：20：25：15：10，熔炼温度为1800℃；
S2：使用机械手将熔融并凝固后的铸锭翻转并进行再次熔炼，再次熔炼温度为1800℃，如此循环3次，得到合金锭；
S3：将合金锭制粉，得到粒径为50-150μm的粉末颗粒，制粉工艺采用气雾化制粉；
S4：利用增材制造方法将粉末颗粒制备出成品，即将所述合金粉末颗粒装入粉仓，利用送粉模式将粉末颗粒送在基板的特定位置，同步利用激光将粉末颗粒制备出所述成品，其中激光功率为1000W，扫描速率为8mm/s，送粉速度为0.8r/min，得到含有面心立方结构的NiCrFeVTi固溶体相和点阵状面心立方结构的Ni3Ti相的成品。该耐高温抗辐照高熵合金的组分为Ni30Cr20Fe25V15Ti10。
实施例3
本实施例提供一种高熵合金，其材料组分与实施例1相同，但是增材制造工艺参数在上区间。其制备方法包括以下步骤：
S1：将Ni、Cr、Fe、V和Ti金属去除表面氧化皮之后按照合金成分比例进行称量，将称量好的Ni、Cr、Fe、V和Ti金属加入真空电弧炉中，熔炼至所有金属完全熔融并熔合均匀为止；其中，Ni、Cr、Fe、V和Ti的摩尔分数分别为40：10：35：10：5，熔炼温度为1500℃；
S2：使用机械手将熔融并凝固后的铸锭翻转并进行再次熔炼，再次熔炼温度为1500℃，如此循环5次，得到合金锭；
S3:将合金锭制粉，得到粒径为50-150μm的粉末颗粒，制粉工艺采用气雾化制粉；
S4：利用增材制造方法将粉末颗粒制备出成品，即将所述合金粉末颗粒装入粉仓，利用送粉模式将粉末颗粒送在基板的特定位置，同步利用激光将粉末颗粒制备出所述成品，其中激光功率为1700W，扫描速率为14mm/s，送粉速度为1.4r/min，得到含有面心立方结构的NiCrFeVTi固溶体相和点阵状面心立方结构的Ni3Ti相的成品。该耐高温抗辐照高熵合金的组分为Ni40Cr10Fe35V10Ti5。
对比例1
本对比例提供一种铸态高熵合金的制备方法，与实施例1相比，其不同之处在于，对比例1省略了实施例1的S3增材制造步骤。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于不含有V和Ti元素，且省略了实施例1的S3增材制造步骤。
本对比例与对比例2的区别在于不含有V和Ti元素。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于组分中Ni、Cr、Fe、V和Ti的摩尔分数分别为20：8：40：20：12。
对比例4
本对比例与实施例1的区别在于增材制造工艺参数的不同。
具体为：增材制造工艺参数中激光功率为1800W，扫描速率为15mm/s，送粉速度为1.5r/min。
效果验证例1
利用X射线衍射对实施例1、实施例2和实施例3所得的高熵合金进行测试，得到的XRD结果如图1、图2和图3所示。在电子扫描显微镜下观察实施例1、实施例2和实施例3所得的高熵合金，得到的SEM图如图4、图5和图6所示。
从图1、图2和图3的结果可以看出，实施例1、实施例2和实施例3所得的高熵合金中都含有高度固溶的面心立方结构(FCC相)的NiCrFeVTi固溶体相和面心立方结构的Ni3Ti相。
从图4中可以看出，本发明实施例1所得的耐高温抗辐照高熵合金中NiCrFeVTi固溶体相(基体)的平均晶粒尺寸约为59微米，图3中箭头所指示的地方为Ni3Ti相，Ni3Ti相呈点阵状分布在耐高温抗辐照高熵合金的基体内。其Ni3Ti相的体积占耐高温抗辐照高熵合金总体积之比约为50％。
从图5中可以看出，本发明实施例2所得的耐高温抗辐照高熵合金中NiCrFeVTi固溶体相(基体)的平均晶粒尺寸约为54微米，Ni3Ti相呈点阵状分布在耐高温抗辐照高熵合金的基体内。其Ni3Ti相的体积占耐高温抗辐照高熵合金总体积之比约为30％。
从图6中可以看出，本发明实施例3所得的耐高温抗辐照高熵合金中固溶体相的平均晶粒尺寸约为50微米，Ni3Ti相也具有点阵状分布特征，Ni3Ti相的体积占耐高温抗辐照高熵合金总体积约为10％。说明本发明所述合金组分范围和增材制造工艺参数范围都可以制备出高度固溶的NiCrFeVTi固溶体相和体积分数在合理区间内并呈点阵状分布的Ni3Ti相。
效果验证例2
在电子扫描显微镜下观察对比例1、对比例2、对比例3和对比例4所得的高熵合金，得到的SEM图如图7、图8、图9和图10所示。
从图7中可以看出，对比例1所得的铸态高熵合金中基体平均晶粒尺寸与实施例相比要大很多，约为100微米，Ni3Ti相的分布松散，不呈点阵状分布，其体积占总体积之比约为20％。说明了采用本发明实施例的增材制造方法能够有效地优化基体的尺寸以及Ni3Ti相的分布。
从图8中可以看出，对比例2所得的铸态高熵合金中基体平均晶粒尺寸更大，约130微米，无Ni3Ti相的存在。说明了本发明实施例的组分是Ni3Ti相形成的关键。
从图9中可以看出，对比例3所得的高熵合金中基体平均晶粒尺寸较大，约80微米，Ni3Ti相分布集中，不呈点阵状分布，其体积占总体积之比约为70％。说明了未采用本发明所述的材料组分，其基体的平均晶粒尺寸过大，Ni3Ti相不呈点阵状分布且体积分数不在合理区间范围内。
从图10中可以看出，对比例4所得的高熵合金中基体平均晶粒尺寸较大，约90微米，Ni3Ti相分布分散，不呈点阵状分布，其体积占总体积之比约为5％。说明了未采用本发明所述的增材制造方法，其基体的平均晶粒尺寸过大，Ni3Ti相不呈点阵状分布且体积分数不在合理区间范围内。
效果验证例3
利用万能拉伸机对实施例1、实施例2和实施例3及对比例1、对比例2、对比例3和对比例4所得的高熵合金进行室温和850℃高温力学性能测试，测试结果比对如图11和图12所示。
从图11中可以得知，实施例1所得的高熵合金的室温屈服和抗拉强度是最高的，而实施例2和实施例3所得的高熵合金的室温屈服和抗拉强度相比于实施例1都略有下降，说明高度固溶的NiCrFeVTi固溶体相和点阵状分布的Ni3Ti相的协同作用会大幅提高该高熵合金的室温强度，且呈点阵状分布的Ni3Ti相体积分数在10-50％范围内越高，该高熵合金的室温强度增幅越大。同时，对比例1、对比例2、对比例3和对比例4所得的高熵合金的室温屈服强度、抗拉强度和延伸率远低于实施例1，2和3的，说明本发明所述材料组分和增材制造方法是必要的，Ni3Ti相未呈点阵状分布、其体积分数过低或过高都不利于高熵合金室温力学性能。
从图12可以得知，实施例1所得的高熵合金的850℃屈服强度、抗拉强度和延伸率是最高的，而实施例2和实施例3所得的高熵合金的850℃屈服强度、抗拉强度和延伸率相比于实施例1都略有下降，说明高度固溶的NiCrFeVTi固溶体相和点阵状分布的Ni3Ti相的协同作用会大幅提高该高熵合金的高温力学性能，且在10-50％范围内呈点阵状分布的Ni3Ti相的体积分数越高，该高熵合金的高温力学性能越好。同时，对比例1和对比例2所得的高熵合金在850℃下并没有达到屈服，其抗拉强度和延伸率远低于实施例1，2和3的；对比例3和对比例4所得的高熵合金在850℃下虽然有屈服，但是其屈服强度、抗拉强度和延伸率也远低于实施例1，2和3的，说明本发明所述材料组分和增材制造方法对高温力学性能的提升具有关键性作用，Ni3Ti相未呈点阵状分布、其体积分数过低或过高也同样不利于高熵合金高温力学性能。
效果验证例4
利用离子加速器对实施例1、实施例2和实施例3及对比例1、对比例2、对比例3和对比例4所得的高熵合金进行850℃氦离子辐照实验，实施例1和对比例1所得的高熵合金基体内氦泡分布图如图13和图14所示，实施例1、实施例2和实施例3及对比例1、对比例2、对比例3和对比例4所得的高熵合金基体中氦泡平均尺寸和数量密度的比对如图15所示。
从图13可以看出，本发明实施例1所得的高熵合金在850℃氦离子辐照后，基体内氦泡的尺寸小，分布较为分散，说明实施例1所得的高熵合金具有较好的抗辐照性能。
从图14可以看出，本发明对比例1所得的高熵合金在850℃氦离子辐照后，基体内氦泡的尺寸大，分布密集，说明对比例1所得的高熵合金抗辐照性能差。
从图15可以看出，在850℃氦离子辐照后实施例1所得的高熵合金基体内氦泡尺寸最小，数量密度最低，而实施例2和实施例3所得的高熵合金基体内氦泡尺寸和数量密度都有所提高，说明高度固溶的NiCrFeVTi固溶体相和点阵状分布的Ni3Ti相的协同作用会大幅提高该高熵合金的抗辐照性能，且在10-50％范围内呈点阵状分布的Ni3Ti相的体积分数越高，该高熵合金的抗辐照性能越好。同时，在相同辐照条件下对比例1、对比例2、对比例3和对比例4所得的高熵合金基体内氦泡尺寸和数量密度都大幅提高，说明本发明所述材料组分和增材制造方法对抗辐照性能的提升具有关键性作用，Ni3Ti相未呈点阵状分布、其体积分数过低或过高也同样不利于高熵合金抗辐照性能。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种耐高温抗辐照高熵合金，其特征在于，所述耐高温抗辐照高熵合金的组分为NiaCrbFecVdTie，其中，a、b、c、d和e分别为各元素的摩尔百分比，25％≤a≤45％，10％≤b≤20％，25％≤c≤35％，5％≤d≤15％，5％≤e≤10％，且a+b+c+d+e＝100％；
所述耐高温抗辐照高熵合金由面心立方结构的NiCrFeVTi固溶体相和点阵状分布的面心立方结构Ni3Ti相组成；
所述Ni3Ti相的体积占耐高温抗辐照高熵合金总体积的10-50％。
2.根据权利要求1所述的耐高温抗辐照高熵合金，其特征在于，所述Ni3Ti相的平均等效直径在1-5μm之间，平均间距在2-8μm之间。
3.一种如权利要求1或2所述的耐高温抗辐照高熵合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将Ni、Cr、Fe、V和Ti按合金成分比例进行备料，并熔炼成合金锭；
S2、将所述合金锭制成粉末颗粒；
S3、利用增材制造方法对所述粉末颗粒进行打印，得到成品，所述成品以面心立方结构的NiCrFeVTi固溶体相为基体，以点阵状分布的面心立方结构的Ni3Ti相为第二相。
4.根据权利要求3所述的耐高温抗辐照合金的制备方法，其特征在于，步骤S1具体为，将Ni、Cr、Fe、V和Ti按合金成分比例进行备料，然后再进行熔炼，制得铸锭。
5.根据权利要求4所述的耐高温抗辐照合金的制备方法，其特征在于，所述熔炼的温度为1500-1800℃。
6.根据权利要求4所述的耐高温抗辐照合金的制备方法，其特征在于，熔炼采用真空电弧加热或红外加热。
7.根据权利要求3所述的耐高温抗辐照合金的制备方法，其特征在于，步骤S3具体为，将所述粉末颗粒装入粉仓，利用送粉模式将粉末颗粒送在基板的特定位置，同步利用激光将粉末颗粒制备出所述成品；增材制造的主要工艺参数为激光功率1000-1700W，激光扫描速率8-14mm/s和送粉速度0.8-1.4r/min。
8.如权利要求1或2所述的耐高温抗辐照合金或权利要求3-7任一项所述的制备方法制得的耐高温抗辐照合金在先进核反应堆中的应用。
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